造纸法生产烟草薄片是我国普遍采用的生产烟 草薄片的方法E-5。据统计，目前我国已经先后在 广东、湖南、浙江、云南等地建立了十多个造纸法烟 草薄片的生产基地6。由于生产烟草薄片的原料 来自于卷烟生产过程中废弃的烟梗、烟末，使得烟草 浆料具有纤维含量少，杂细胞含量多，热水抽出物 多，细小组分含量多等特点。由于没有充分认识造 纸法再造烟叶生产过程与_般制浆造纸生产过程的 特点与差别，没有相对应的技术措施,造纸法再造烟 叶生产基本沿用制浆造纸工艺，缺乏对其独特的制 浆、湿部抄造等工艺技术的应用研究,导致目前我国 的造纸法再造烟叶工艺技术和产品质量与国外相比 仍存在相当大的差距。目前，我国造纸法生产烟草 薄片，在湿部抄造过程中，有效细小组分流失大，白 水固含量高、循环回用度低、排放量大、污染负荷居 高不下，导致原材料利用率低、环境污染严重和生产 成本高，甚至影响再造烟叶产品松厚度、柔软性、匀 度、色泽、韧性等物理性能。

瓜尔胶（guar gum)属可再生天然咼分子物质， 是广泛种植于印巴次大陆的一种豆科植物一瓜耳 豆中提取的一种高纯化天然多糖，分子结构与纤维 素极其相似。无毒无害易生化降解、不影响烟草燃 烧气味的阳离子瓜尔胶对卷烟纸湿部抄造具有助留 助滤效果，已得到了工业应用。本研究选择瓜尔胶 及其衍生物作为湿部抄造助留剂的主要成分，根据 再造烟叶浆料特性，增加瓜尔胶及其衍生物在造纸 法再造烟叶中应用的功能性和功能效果。

1实验

1.1实验原料及药品

烟草浆:取自汕头某工厂；亚麻浆：取自汕头某 工厂（作为外纤加入，以改善再造烟叶基片的物理 性能）；瓜尔胶（GG):市售商品；阳离子瓜尔胶1 (CGG-1):市售商品；阳离子瓜尔胶2(CGG-2): 实验室自制；阳离子羟丙基瓜尔胶（CHPG):实验室 自制；阳离子瓜尔胶-丙烯酰胺接枝共聚物（CG - g -AM):实验室自制;填料碳酸钙:市售商品。

1.2实验仪器

DDJ动态滤水仪:DDJ2#美国PRM公司；快速 凯赛法纸页成型器:RK3AKWT,奥地利PTI公司；抗 张强度测定仪:SE064,瑞典L&W公司；匀度仪：2D Lab Formation Sensor ,法国 Techpap 公司；纤维筛分 仪：203C,奥地利ANDRITZ公司；光学显微镜： PX51TF,美国Olympus公司；打浆度测定仪：ZJG— 100型,长春小型试验机厂；纸张厚度测定仪:Zus - 4,长春小型试验机厂。

1.3实验方法

1.3.1再造烟叶浆料的准备

实验所用浆料根据汕头某工厂的实际生产情 况，按87.5%的烟草浆、7. 5%的亚麻浆和5%的碳 酸钙配制。

1.3.2助留助滤实验

留着率的测定采用动态滤水仪，按照文献7] 中的方法，首先测定了浆料体系的细小组分含量，然 后通过采用浊度计间接测定动态滤水仪下滤液中细 小组分浓度的方法，对细小组分的单程留着率进行 了测定,以研究瓜尔胶衍生物对造纸法烟草薄片浆 料的助留助滤性能。实验过程中所用动态滤水仪滤 网为125目。细小组分单程留着率的计算公式为： 细小组分首程留着率：

FPR= (1 - C /C0) x100%

式中：C一动态滤水仪下滤液浓度,％ ;

C〇—浆料中总细小组分浓度,％。

浆料的滤水性能用打浆度来表示，用打浆度测 定仪测定烟草浆料的打浆度。打浆度按照GBT 3332 -2004中规定的方法进行测定。

1.3.3再造烟叶基片的抄造

浆料在疏解10000转后，加入一定量的瓜尔胶 助剂，并用玻璃棒搅拌3mm,再倒入抄片器中抄片 成形，干燥。抄造基片的定量为60g/m2。

1.3.4再造烟叶基片物理性能的测定

按照相关的国家标准，使用相应的检测仪器分 别对再造烟叶基片的物理性能进行测定。特别说 明，再造烟叶基片的松厚度是通过测量定量和厚度 后再计算出来的。计算公式为：

松厚度 V = 8x1000/g 式中：8—基片的厚度,mm; g—基片的定量,g/m2。

2结果与讨论

2.1烟草浆料特性 2.1.1纤维形态

烟草是茄科一年生草本植物，但烟草浆又不同 于一般的草类浆料，烟草浆是由经过烘烤脱水的烟 末、烟梗通过机械磨浆得到。它与一般草类机械浆 最大的差别在于它经过一段烘烤脱水的过程。这个 过程使得烟草浆在磨浆之前就变得硬脆，再通过收 集过程及磨浆阶段的挤压摩擦，使得烟草浆料中含 有很多从烟草纤维上剥落的细小组分。图1 (a)和 图1 (b)是利用光学显微镜在不同倍数下观察到的

烟草浆料的纤维形态。

 

a)放大50倍

 

(b)放大125倍 图1烟草浆料的纤维形态图 由图1 (a)知，烟草浆料中存在大量的剥落的细 小纤维组分，这些细小纤维组分密布于上网浆料的 水溶液中，在抄纸过程中通过抄纸网，进入网下白 水，使得网下白水显得十分的浑浊，并造成网下白水 污染负荷极高。另外,烟草浆料中还存在一些纤维 团簇。这些纤维团簇可能是缠结在一起的纤维经过 打浆再分丝帚化而形成的更为紧密复杂的纤维和纤 维丝缠绕体。在烟草浆料中当然还存在着充分分散 舒展开的纤维和被打浆作用切断的纤维及纤维束, 这些由图1(b)可观察到。

2. 1.2纤维筛分

纤维的长短粗细分布可以通过纤维筛分仪来测 定。烟草浆料的筛分结果见表1。由表1可知，烟 草浆料中30目以上的占了总质量的43.5%,而100 目以上的占了总质量的87%。这说明烟草浆料中 长纤维、纤维束、纤维团簇所占的比例比较高；由于 要求烟草薄片有较高的松厚度，以获得良好的填充 值，烟末、烟梗等原料通过机械磨浆的强度并不是很 强,主要是靠纤维之间的相互摩擦来分散纤维，这才 造成了烟草浆料如表1所示的纤维筛分情况。

表1烟草浆料纤维筛分情况％

等级30目30 ~50 ~100 ~200 目

以上50目100目200 目以下

质量分数43.523.719.86.26. 8

2.2瓜尔胶及其衍生物的分子量及取代度

本实验中所用的瓜尔胶衍生物有市售商品和实 验室改性产品。瓜尔胶及其衍生物在造纸法再造烟叶中的应用,瓜尔胶（GG)和阳离子瓜尔胶1 (CGG-1)均为市售商品；阳离子瓜尔胶2(CGG -

2)由瓜尔胶经过低温碱化再跟阳离子醚化剂（1 -

79

5 0 5 0 5 4 4 3 3 2

 

95H—CC 

^CGG-1人

8580757065

 

0.000.020.040.060.080.100.12

用量/%

 

氯-2-羟丙基三甲基氯化铵）在异丙醇溶剂中反 应而来；阳离子瓜尔胶-丙烯酰胺接枝共聚物（CG -g-AM)是由阳离子瓜尔胶2和丙烯酰胺以一定 比例，在BMIMCl离子液体中加过硫酸钾作催化剂 反应得到；阳离子羟丙基瓜尔胶（CHPG)由瓜尔胶 先低温碱化，再加阳离子醚化剂和环氧氯丙烷在醇 水溶液中反应得到。它们的分子量及取代度见表 2。

表2几种瓜尔胶衍生物的分子量及取代度

GGCGG-1CGG^CG-g-VMCHPG

分子量159万21.7 万57.6 万49.5 万162 万

取代度—0.140. 200. 20—

2.3瓜尔胶及其衍生物的助留助滤性能 2.3.1瓜尔胶及其衍生物的助留性能

瓜尔胶及其衍生物对造纸法再造烟叶浆料的助 留性能是通过考察它们对浆料中总细小组分的首程 留着率的影响来表现的。 瓜尔胶及其衍生物在造纸法再造烟叶中的应用,不同的瓜尔胶衍生物对造 纸法再造烟叶浆料中细小组分的首程留着率数据如

图2。

图2瓜尔胶及其衍生物用量对细小组分留着率的 影响

由图2知，添加瓜尔胶及其衍生物对造纸法再 造烟叶浆料中总细小组分首程留着率的提高较为明 显。CHPG是瓜尔胶及其衍生物中助留性能最好 的,在添加0.08% (对绝干浆）用量的情况下，能使 总细小组分首程留着率从62.4%提高到90. 3% ;其 次是CGG -2,在0. 08%用量下，其助留性能达到最 佳,此时总细小组分首程留着率能达到88.5%;由 于瓜尔胶不含阳离子基团，虽然其有着较大的分子 量,但其助留效果不明显。阳离子瓜尔胶-丙烯酰 胺接枝共聚物虽然含阳离子基团以及支链,但其分 子量较小，通过电中和作用以及架桥作用和细小组 分形成的絮聚团较小，容易漏过网孔,所以其助留性 80

能并不出色。

2.3.2瓜尔胶及其衍生物的助滤性能

瓜尔胶及其衍生物对造纸法再造烟叶浆料的助 滤性能是通过考察它们对浆料打浆度的影响来表现 的。由于草类原料含有较多的杂细胞，在打浆过程 中，杂细胞很容易破碎，形成细小组分，致使打浆度 上升很快,引起滤水困难，因此添加助剂提高其滤水 性能显得尤为重要。图3是不同用量的瓜尔胶及其 衍生物对烟草浆料打浆度的影响数据。

图3瓜尔胶及其衍生物用量对打浆度的影响 由图3知在没有添加任何瓜尔胶及其衍生物的 情况下,烟草浆料的打浆度为42°SR,在添加瓜尔胶 及其衍生物后，烟草浆料的打浆度有所下降,下降的 趋势相近:随着瓜尔胶及其衍生物添加量的增加，烟 草浆料的打浆度是不断下降的；在添加量小于 0.08%时,打浆度下降的趋势比较明显，后面随着添 加量的继续增加，打浆度虽仍有所下降，但趋于缓 和。由此综合考虑添加效果及成本,瓜尔胶及其衍 生物在改善再造烟叶浆料助滤性能时较合适的添加 量为0.08%。

2.4瓜尔胶及其衍生物对造纸法再造烟叶基片物 理性能的影响

2.4.1瓜尔胶及其衍生物对造纸法再造烟叶基片 松厚度的影响

再造烟叶基片的松厚度不仅影响基片涂布时对 涂布液的吸收性能，瓜尔胶及其衍生物在造纸法再造烟叶中的应用,也影响薄片的燃烧性能。在实 际生产中，基片的松厚度越高，上述两项性能也就越 好，所以工厂都要求能够生产出松厚度较高的烟草 基片。图4是瓜尔胶及其衍生物对造纸法再造烟叶 基片松厚度的影响数据。

由图4知：00、匸00-1、匸00-2并不能提高再 造烟叶基片的松厚度，而CHPG以及CG - g - AM 在添加适量时能够提高基片的松厚度。究其原因,可能是GG、CGG-1、CGG-2由于没有特殊的支链 结构，其吸附的细小纤维组分形成的絮聚体体积较 小，很容易通过纤维交织形成的空隙，起到填补作 用，这样造成成纸的松厚度下降，而CHPG以及CG -g-AM通过聚合反应形成了较为特殊的支链结 构，在吸附细小纤维组分时通过架桥作用以及网络 絮聚形成的絮聚体大而疏松，与纤维层叠，而并不是 填充到纤维间的空隙中去，所以其成纸松厚度会上 升，但当CHPG以及CG - g - AM用量过多时，由于 它们都带有阳离子基团，用量过多，会造成浆料体系 电荷反转，之前形成的絮聚体会逐渐散开，从而影响 松厚度。

 

图4瓜尔胶及其衍生物用量对基片松厚度的影响 2. 4. 2 瓜尔胶及其衍生物对造纸法再造烟叶基片 抗张指数的影响

YC/T 16.3 -2003《再造烟叶第3部分：造纸 法》标准对再造烟叶的抗张强度做了指标要求，要 求其抗张强度矣1.0kN/m。在实际生产过程中由于 造纸法再造烟叶浆料中烟末、杂细胞含量较多，纤维 组分较少，浆料成纸性能差，经常出现断纸,影响生 产效率，再加上再造烟叶基片还要经过_个浸渍涂 布的过程,如果基片强度性能不好的话，也会在涂布 过程中发生断纸的情况，所以工厂也会要求在满足 上述标准的情况下，瓜尔胶及其衍生物在造纸法再造烟叶中的应用,基片能够有足够好的强度以满 足正常生产要求。再造烟叶影响纤维抗张强度的主 要因素有纤维强度、纤维之间结合强度、纤维的长度 等，添加助剂主要通过改善纤维之间的结合强度以 及增加纤维与助剂的黏结来提高抗张强度。添加瓜 尔胶及其衍生物对造纸法再造烟叶基片抗张指数的 影响如图5数据所示。

由图5知：基片的初始抗张强度约为400N/m， 远远低于标准要求的1kN/m,有适当改善强度满足 正常生产要求的空间。添加瓜尔胶衍生物，随着添 加量增大,再造烟叶基片的抗张指数是不断增加的;

CHPG对提升薄片抗张指数的效果最好。当其用量 为0.14%时，薄片的抗张指数达到7. 6N • m/g,提 高了 16.9%。CHPG分子量是这几种瓜尔胶及其衍 生物中分子量最大的，而且也含有阳离子基团和支 链,在提升基片的抗张指数方面表现最显著。

0.000.040.080.120.160.20

用量/%

图5瓜尔胶及其衍生物用量对薄片抗张指数的影响 2.4.3瓜尔胶及其衍生物对造纸法再造烟叶基片 匀度指数的影响

纸张的匀度是很重要的指标，纸张的很多性能 都受它影响，研究瓜尔胶及其衍生物对造纸法再造 烟叶基片匀度的影响，一方面是对瓜尔胶及其衍生 物发挥助留助滤作用时形成的絮聚体好坏的评价，瓜尔胶及其衍生物在造纸法再造烟叶中的应用, 另一方面是为研究瓜尔胶及其衍生物对基片物理性 能的影响提供支撑。图6是在添加瓜尔胶及其衍生 物前后,基片的匀度指数数据。图中‘‘空白”表示没 有添加瓜尔胶及其衍生物的匀度数据。

3结论

(1)通过对烟草浆的显微镜观察及筛分分析发 现烟草浆中含有_定量的杂细胞，瓜尔胶及其衍生物在造纸法再造烟叶中的应用,烟草纤维含量较 少;在烟草纤维中，含有少量的短纤维，烟末和烟叶 碎片的比例较高。

(2)在几种瓜尔胶衍生物中，实验室自制的 CGG-2和CHPG对烟草浆的助留助滤效果较好, 添加量为0.08%时，浆料中总细小组分首程留着率 较未添加时分别提高29%和24%,浆料的打浆度分 别下降 22°SR 和 17.5°SR。

(3)瓜尔胶及其衍生物在改善再造烟叶浆料助 留助滤性能的同时，也能够在不影响匀度的情况下, 改善基片的物理性能，其中，效果最好的是CHPG， 它在添加量为0. 18%时,CHPG能使基片的抗张指 数提高21. 5%。具有支链结构、分子量较大的 CHPG和CG - g - AM能够在添加适量时，提高再造 烟叶基片的松厚度，但效果并不明显，最佳用量时， 最好的效果是提高松厚度9.5%。