CN110934323A - 一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及加热不燃烧烟草制品技术领域，尤其涉及一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法。其包括以下步骤：将石膏晶须悬浮液、纸浆悬浮液、烟粉和胶黏剂混合后过滤得到石膏晶须复合纤维基料；将纤维基热压得到烟草薄片。石膏晶须具有高强度、高模量、高韧性，且耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀，易于表面处理、易与纤维聚合物复合等诸多优良的理化性能，本发明以石膏晶须替代一部分木浆和胶黏剂，能够有效提高烟草薄片的物理强度。
Description
技术领域
本发明涉及加热不燃烧烟草制品技术领域，尤其涉及一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法。
背景技术
世界卷烟市场正面临着继卷烟机诞生、过滤嘴问世后的第三次变革，新型加热不燃烧卷烟作为一种新型的烟草制品，正逐渐成为新一代烟民追求的产品，其具有市场占有率逐渐提高、发展势头迅猛、烟气有害化学成分和生物毒性大幅降低、年轻化烟民更易接受等特点。因此新型烟草制品及其加热装置的研究已逐渐成为各烟草行业的重点工作，其中对于烟草物的研究为重中之重。
烟草薄片是将卷烟生产过程中废弃的烟梗、烟片末等废弃物质经过造纸法或者辊压法或者稠浆法加工处理形成的产品，具有变废为宝、卷烟配伍性好、易添加外源物质、低焦低害等特点。烟草薄片已经成为传统卷烟配方中不可缺少的原料，且由于烟草薄片具备一系列应用意义，其生产发展逐渐增强。
目前烟草薄片的制备多使用一定比例的木浆和胶黏剂，起到提供纤维骨架和提高物理强度的作用。然而，木浆的使用增加生产成本，同时根据具体工艺，胶黏剂选用羧甲基纤维素、瓜尔胶或者海藻酸钠，胶黏剂用量达到3-8%，胶黏剂的大量使用影响了烟草的感官评价。
石膏晶须是指硫酸钙的纤维状单晶体，是一种性能优良、价格低廉的新型功能材料。石膏晶须具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性，且耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、红外线反射性良好，易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能，有极为广阔的发展前景。
发明内容
本发明要解决上述问题，提供一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法
本发明解决问题的技术方案是，提供一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，包括以下步骤：将石膏晶须悬浮液、纸浆悬浮液、烟粉和胶黏剂混合后过滤得到石膏晶须复合纤维基料；将纤维基热压得到烟草薄片。
本发明人已经发现，一方面，石膏晶须是一种以单晶形式生长的新型针状、具有均匀横截面、完整外形、内部结构完善的亚纳米纤维材料，这种亚纳米纤维结构可作为烟草薄片的基础支撑骨架，从而替代部分纸浆所起到的支撑功能。同时，石膏晶须自身具有高强度、高模量、高韧性，极大的提高了烟草薄片的物理强度，从而替代部分纸浆所起到的补强功能。第二方面，石膏晶须表面带有例如羟基、羧基等亲水基团，易与纸浆的纤维聚合物带有的亲水基团通过分子氢键缔合，实现了其与纤维聚合物的牢固结合，从而降低通过胶黏剂达到纸浆纤维的粘合的使用量。第三方面，石膏晶须表面独特的粗糙结构和表面具有的亲水基团能够“锚固”烟粉，提高了烟粉在其上的附着力，从而提高了烟粉的分散稳定性（分散稳定性是指发生沉降、上升等迁移或运动的倾向，该倾向越大，则分散稳定性越差），避免了通过过多使用胶黏剂以减少分散不稳定。由此，实现了烟草薄片中纸浆和胶黏剂的使用量，从而避免二者对烟粉的“烟味”的稀释，提升感官体验。基于此，完成了本申请的创造。
优选地，所述石膏晶须悬浮液由以下步骤制备：按照质量份，将2-10份石膏晶须与100份水混合后，超声处理30-60min。其中，石膏晶须可直接于市面购得。
优选地，所述纸浆悬浮液由以下步骤制备：按照质量份，将3-15份木浆和100份水混合后，疏解处理2-10min。木浆是以木材为原料制成的纸浆，一般用于造纸，也可以用于其他工业部门，可直接于市面购得。一般的薄片制备过程中，木浆的用量达到30%左右。
优选地，将石膏晶须悬浮液和纸浆悬浮液以（30-60）：100的体积比混合后，于5000-15000rpm下高速剪切5-20min，得到纤维悬浮液；所述纤维悬浮液再与烟粉和胶黏剂混合。
优选地，按照质量份，包括100份纤维悬浮液、10-25份烟粉和1-3份胶黏剂。
烟粉是由废弃的烟梗、烟片末混合后粉碎得到。
胶黏剂可采用常用胶黏剂，比如羧甲基纤维素、瓜尔胶或者海藻酸钠，一般薄片制备过程中，胶黏剂用量达到3-8%，本申请中胶黏剂用量较少。
优选地，将所有物料混合后超声处理10-30min。
优选地，混合后在真空度0.08-0.10Mpa下真空过滤。
优选地，于90-120℃下热压10-30min。
本发明的有益效果：
1.石膏晶须是一种以单晶形式生长的新型针状、具有均匀横截面、完整外形、内部结构完善、价格低廉的亚纳米纤维材料，这种亚纳米纤维结构提供了烟草薄片的基础骨架，可有效减少木浆的使用。同时，石膏晶须自身具有高强度、高模量、高韧性，上述优良的物理性能，极大的提高了烟草薄片的物理强度。此外，石膏晶须易于表面处理、易与纤维聚合物复合，在烟草薄片制备过程中可有效减少胶黏剂的使用。
2.超声波处理和热压处理能够改善纤维的分散度，提高复合纤维的交织程度。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，包括以下步骤：
（1）按照质量份，将7份石膏晶须与100份水混合后，超声处理50min，得到石膏晶须悬浮液。
（2）按照质量份，将8份马尾松浆和100份水混合后，以疏解机疏解处理5min，得到纸浆悬浮液。
（3）将石膏晶须悬浮液和纸浆悬浮液按40：100的体积比混合后，在8000rpm下高速剪切10min，获得纤维悬浮液。
（4）按照质量份，将100份纤维悬浮液、15份烟粉和2份羧甲基纤维素混合后，并在超声波作用下处理20min，获得混合悬浮液。
（5）将混合悬浮液置于真空度0.09 Mpa条件下真空过滤，获得石膏晶须复合纤维基料。
（6）将石膏晶须复合纤维基料置于110℃温度条件下热压20min，获得石膏晶须复合烟草薄片。
本实施例中的烟草薄片的相关指标见下表1。
实施例2
一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，包括以下步骤：
（1）按照质量份，将2份石膏晶须与100份水混合后，超声处理30min，得到石膏晶须悬浮液。
（2）按照质量份，将3份杨木浆和100份水混合后，以疏解机疏解处理2min，得到纸浆悬浮液。
（3）将石膏晶须悬浮液和纸浆悬浮液按30：100的体积比混合后，在5000rpm下高速剪切5min，获得纤维悬浮液。
（4）按照质量份，将100份纤维悬浮液、10份烟粉和1份羧甲基纤维素混合后，并在超声波作用下处理10min，获得混合悬浮液。
（5）将混合悬浮液置于真空度0.08Mpa条件下真空过滤，获得石膏晶须复合纤维基料。
（6）将石膏晶须复合纤维基料置于90℃温度条件下热压10min，获得石膏晶须复合烟草薄片。
本实施例中的烟草薄片的相关指标见下表1。
实施例3
一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，包括以下步骤：
（1）按照质量份，将10份石膏晶须与100份水混合后，超声处理60min，得到石膏晶须悬浮液。
（2）按照质量份，将15份麦草浆和100份水混合后，以疏解机疏解处理10min，得到纸浆悬浮液。
（3）将石膏晶须悬浮液和纸浆悬浮液按60：100的体积比混合后，在15000 rpm下高速剪切20min，获得纤维悬浮液。
（4）按照质量份，将100份纤维悬浮液、25份烟粉和3份羧甲基纤维素混合后，并在超声波作用下处理30min，获得混合悬浮液。
（5）将混合悬浮液置于真空度0.10 Mpa条件下真空过滤，获得石膏晶须复合纤维基料。
（6）将石膏晶须复合纤维基料置于120℃温度条件下热压30min，获得石膏晶须复合烟草薄片。
本实施例中的烟草薄片的相关指标见下表1。
实施例4
一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，包括以下步骤：
（1）按照质量份，将8份石膏晶须与100份水混合后，超声处理40min，得到石膏晶须悬浮液。
（2）按照质量份，将7份杨木浆和100份水混合后，以疏解机疏解处理3min，得到纸浆悬浮液。
（3）将石膏晶须悬浮液和纸浆悬浮液按50：100的体积比混合后，在12000 rpm下高速剪切9min，获得纤维悬浮液。
（4）按照质量份，将100份纤维悬浮液、20份烟粉和2.5份海藻酸钠混合后，并在超声波作用下处理25min，获得混合悬浮液。
（5）将混合悬浮液置于真空度0.09Mpa条件下真空过滤，获得石膏晶须复合纤维基料。
（6）将石膏晶须复合纤维基料置于90~120℃温度条件下热压15min，获得石膏晶须复合烟草薄片。
本实施例中的烟草薄片的相关指标见下表1。
实施例5
一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，包括以下步骤：
（1）按照质量份，将4份石膏晶须与100份水混合后，超声处理35min，得到石膏晶须悬浮液。
（2）按照质量份，将12份杨木浆和100份水混合后，以疏解机疏解处理8min，得到纸浆悬浮液。
（3）将石膏晶须悬浮液和纸浆悬浮液按35：100的体积比混合后，在7000 rpm下高速剪切12min，获得纤维悬浮液。
（4）按照质量份，将100份纤维悬浮液、22份烟粉和2份瓜尔胶混合后，并在超声波作用下处理18min，获得混合悬浮液。
（5）将混合悬浮液置于真空度0.10 Mpa条件下真空过滤，获得石膏晶须复合纤维基料。
（6）将石膏晶须复合纤维基料置于110℃温度条件下压22分钟，获得石膏晶须复合烟草薄片。
本实施例中的烟草薄片的相关指标见下表1。
对比例1
对比例中采用现有的制备烟草薄片的方法，包括以下步骤：
按照质量份，将4份杨木浆与100份水混合后，超声处理35min；将12份杨木浆和100份水混合后，以疏解机疏解处理8min；将两份溶液按35：100的体积比混合后，在7000rpm下高速剪切12min，获得悬浮液。
按照质量份，将100份悬浮液、22份烟粉和2份瓜尔胶混合后，并在超声波作用下处理18min，获得混合悬浮液。将混合悬浮液置于真空度0.10Mpa条件下真空过滤，获得纤维基料。
将纤维基料置于110℃温度条件下压22分钟，获得烟草薄片。
本对比例中的烟草薄片的相关指标见下表1。
表1.
由表1可以看出，对比例1中，由于胶黏剂使用量较少，导致薄片成型差，极易被撕裂。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，其特征在于：包括以下步骤：将石膏晶须悬浮液、纸浆悬浮液、烟粉和胶黏剂混合后过滤得到石膏晶须复合纤维基料；将纤维基热压得到烟草薄片。
2.根据权利要求1所述的一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，其特征在于：所述石膏晶须悬浮液由以下步骤制备：按照质量份，将2-10份石膏晶须与100份水混合后，超声处理30-60min。
3.根据权利要求1所述的一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，其特征在于：所述纸浆悬浮液由以下步骤制备：按照质量份，将3-15份木浆和100份水混合后，疏解处理2-10min。
4.根据权利要求1所述的一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，其特征在于：将石膏晶须悬浮液和纸浆悬浮液以（30-60）：100的体积比混合后，于5000-15000rpm下高速剪切5-20min，得到纤维悬浮液；所述纤维悬浮液再与烟粉和胶黏剂混合。
5.根据权利要求4所述的一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，其特征在于：按照质量份，包括100份纤维悬浮液、10-25份烟粉和1-3份胶黏剂。
6.根据权利要求1所述的一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，其特征在于：将所有物料混合后超声处理10-30min。
7.根据权利要求1所述的一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，其特征在于：混合后在真空度0.08-0.10Mpa下真空过滤。
8.根据权利要求1所述的一种利用石膏晶须复合制备烟草薄片的方法，其特征在于：于90-120℃下热压10-30min。
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