（林业工程专业论文）高透成型纸的生产研究及工艺流程设计.pdf

摘要 成型纸又称滤嘴棒纸，属工业用薄型特种纸类，主要应用于烟草行业香烟过 滤嘴中包裹醋酸纤维丝束，分为普通型和高透型。高透气度成型是指透气度为 3 0 0 0 e u ( 科雷) 以上成型纸。国内目前使用的高透气度成型纸主要来源为国外用 斜网纸机生产的进口产品。本文试图就民丰特纸# 18 纸机普通成型( 卷烟) 纸生产 流程改造为可生产高透成型纸的生产流程的问题和高透成型纸的生产控制工艺进 行探讨，探索一条在长网纸机上大规模生产高透成型纸的有效途径。 通过对五种针叶木浆的纤维平均长度、粗度及细胞壁上的微丝角度电镜照片 分析、光学和化学指标及物理性能的实验室测定，发现美国g e o r g i a p a c i f i c 公 司b r u n s w i c k 浆是一种比较理想的高透成型纸生产原料。 高透成型纸在嘴棒成型机上使用时既需要具有较好的表面强度，不掉粉，又 需要有足够的抗水性，工艺设计时需要考虑进行浆内施胶和表面施胶。通过对实 验室小试结果的分析得出，当a k i ) 的加入量为o 3 左右，l s 一2 型木薯淀粉表面 施胶量为1 0 时的c o b b 3 0 值最适合于高透成型纸的使用要求。 为了提高成纸匀度并且减小透气度变异系数，需要考虑在短流程中添加分散 剂。通过对实验室小试结果分析得出，当瓜尔胶的加入量为0 0 5 左右时，纸张匀 度检测值最小，说明匀度最好，且白水浓度较低。 高透成型纸的生产流程设计受其原料特性、打浆特点和成纸特性的限制具有 特殊的设计要求。由于原料纤维较长，并且打浆不需要强烈的切断和分丝帚化， 所以浆料制备系统流程需尽可能的设计短一些，以避免纤维在长距离的输送流程 中产生沉降和聚结而堵塞管道和浆泵；由于浆料在网部的脱水速度非常快，为了 获得良好的网部成型和成纸匀度，上网浓度需特别低，所以短流程的设计要考虑 具有足够的稀释能力。通过对国外长网纸机和斜网纸机生产高透成型纸的浆料制 备流程进行对比分析研究，并结合民丰# 1 8 机现有卷烟纸的流程配置特点考虑后， 认为图3 - 9 所示的浆料制备系统设计方案和图3 - 8 所示的短流程设计方案是适合 于高透成型纸生产的流程。 通过大规模生产的结果分析，认为除需对烘缸温度按表4 - 4 和图4 - 2 做相应 的调整外，4 5 章节的工艺参数基本上是适合于高透成型纸的工业生产的，按照 该工艺参数生产的纸张质量基本上能够迭到高透成型纸的质量指标。 在生产实践过程中也发现，浆料在泵送过程中沉降堵塞、水线长度的合理控 制、压榨毛毯的喷淋清洁、烘缸温度曲线的控制以及整个生产系统的清洁等问题 都对生产高质量的高透成型纸至关重要。 关键词：高透成型纸；实验室小试；生产流程设计；大规模生产；生产实践 l i s t u d yo n g hp o r o s i t yp l u gw r a p p a p e rm a n u f a c t u r e a n dp r o e e s sd e s i g n a b s t r a c t t h e p l u gw r a pp a p e re n t i t i e sf i l t e rt i pp a p e ra sw e l la s ，i tb e l o n gt of l i m s ys p e c i a l p a p e ru s i n g i ni n d u s t r y , a n dm o s t l yu s ei nt o b a c c oi n d u s t r yt ow r a pt h ef i l t e rt i pb u n d l e o f c i g a r e t t e ，i tw a si d e n t i f i e dt w os o r t s ，o n ew a sc a l l e do r d i n a r yp l u gw r a pp a p e r ，a n d a n o t h e ro n ew a sc a l l e dh i g hp o r o s i t yp l u gw r a pp a p e r ( h p p w ) s oh p p wd r i v ea tt h e p l u gw r a pp a p e ro f w h i c h p o r o s i t yi sm o r et h a n3 0 0 0c u m o s to fh p p w w h i c hw a s u s e di nc h i n e s et o b a c c oi n d u s t r yd e p e n d so ni m p o r t ，a n dm o s to fo v e r s e ac o m p a n y m a n u f a c t u r e sh p p wo ni n c l i n ew i r ep a p e rm a c h i n e t h i st h e s i sw a n t st od i s c u s sa b o u t t h eh p p w p r o c e s sd e s i g na n dh p p w m a n u f a c t u r et e c h n o l o g yt h r o u g ha n a l y z i n ga n d r e c o n s t r u c t i n gm i n f e n gp m l 8w h i c hc u r r e n t l yp r o d u c ec i g a r e t t ep a p e rt of i th p p w m a n u f a c t u r er e q u i r e m e n t t of i n daw a yw h i c hc a np r o d u c eh p p wo nf o u r d r i n i e ro na l a r g e s c a l e a f t e ra n a l y z i n ga n dm e n s u r a t i n gf i b r el e n g t h ，w i d t h ，p r o t o n e m aa n g l ed e g r e e ， o p t i c a lc h a r a c t e r i s t i c ，c h e m i s t r yc h a r a c t e r i s t i ca n ds w e n g t hc h a r a c t e r i s t i co ff i v ek i n d s s o f t w o o d ，f i n d i n g t h eb r u n s w i c ks t o c kw h i c hw a sp r o d u c e d b yg e o r g i a - p a c i f i c c o m p a n y o fu s ai sai d e a lm a t e r i a lf o rh p p w t o b a c c oi n d u s t r yr e q u i r e sh p p ww i t i lag o o ds u r f a c es u e n g t hn oa s hd r o pa n d a p p r o p r i a t ew a t e r - r e s i s t a n ta b i l i t y , s ot h ep r o c e s sd e s i g no f h p p wn e e dc o n s i d e rs i z i n g i ns t o c ka n ds i z ep r e s s i n go l lp a p e rm a c h i n e v i al a be x p e r i m e n t ，w h e nt h ed o s a g eo f a k di sa b o u to 3 p e r c e n ta n dt h ed o s a g eo fl s - 2s t a r c hi s a b o u t1 0 p e r c e n t ，t h e c o b b 3 0v a l u eo f h p p wi ss u i t a b l ef o r t h er e q u i r e m e n to f t o b a c c oi n d u s t r y i no r d e rt oi m p r o v ep a p e rf o r m a t i o na n dr e d u c ep o r o s i t yv a r i a t i o nc o e f f i c i e n to f h p p w i ti s n e c e s s a r yt o c o n s i d e rd o s i n gd i s p e r s a n ti n a p p r o a c hs y s t e m ，v i al a b e x p e r i m e n t ，w h e nt h ed o s a g eo fg u a rg u m i sa b o u to 0 5 p e r c e n t ，t h ef o r m a t i o no f h p p wi sp e r f e c ta n dt h ew h i t ew a t e rc o n s i s t e n c yi sl o w t h ep r o c e s sd e s i g no fh p p wh a sas p e c i a lr e q u i r e m e n td u et oi t sr a wm a t e r i a l c h a r a c t e r i s t i c ，b e a t i n gr e q u i r e m e n ta n dp a p e r c h a r a c t e r i s t i ca r ev e r y s p e c i a l b e c a u s ei t s f i b r er a wm a t e r i a li sl o n g e rf i b r ea n dn e e dn o ts t r o n g l ys e v e ra n dt ob ef a s t i g i a t e d d u r i n gb e a t i n g ，s oi t sp r o c e s so f s t o c k p r e p a r a t i o ns y s t e ms h o u l db es h o r tt oa v o i d f i b r e b l o c kp i p ea n dp u m pb e c a u s eo ff i b r es i n k i n ga n d k n o t t i n g b e c a u s ed e w a t e r i n gs p e e d o fs t o c ki sf a s ti nf o r m i n gw i r e ，d i l u t i n gs t o c ks t r o n g l ya n d r e d u c i n gs t o c kc o n s i s t e n c y i sh e l p f u lt of o r m a t i o n ，s ot h ea p p r o a c hs y s t e mm u s tb ep r o v i d e dw i t ham o r eb i g c a p a c i t y t of i tt h eb i gf l o w ：a f t e rc o m p a r i n ga n da n a l y z i n gt h es t o c k p r e p a r a t i o n p r o c e s so fp r o d u c i n gh p p w o no v e r s e ai n c l i n ep a p e rm a c h i n ea n df o u r d r i n i e r , a n d i i i c o m b i n e dt h ec u r r e n t p r o c e s s c h a r a c t e r i s t i co fm i n f e n gp m l8i n t o c o n s i d e r i n g ， c o n s i d e r i n gt h e s o l u t i o no fs t o c k p r e p a r a t i o np r o c e s s d e t a i ls e e d r a w i n g3 - 9a n d a p p r o a c hs y s t e mp r o c e s sd e t a i ls e ed r a 4 n g3 - 8i ss u i t e dt op r o d u c eh p p w a f t e ra n a l y z i n gt h ed a t at a b l eo f b i gs c a l eh p p w p r o d u c i n g i nm i n f e n gp m1 8 、i t w a ss h o w nt h a ta l it e c h n i c sp a r a m e t e rm e n t i o n e di nc h a p t e r4 5i ss u i t a b l ef o rh p p w p r o d u c i n ge x c e p td r yc u r v en e e dt ob ea d j u s t e dt oc o r r e s p o n dt i mf i g u r ew h i c hw a s d e s c r i b e di nt a b l e4 4a n dc h a r t4 - 2 i fh p p ww a s p r o d u c e da c c o r d i n gt h i sp r o c e s sa n d t e c h n i c sp a r a m e t e rw h i c hw a sm o d i f i e d ，t h eq u a l i t yc a nm e e tw i t ht h eh p p w s t a n d a r d w h i c hw a s r e q u i r e db yc u s t o m e rt o t a l l y a c c o r d i n g t ot h ee x p e r i e n c ef r o mt h eb i gs c a l ep r o d u c i n go fh p p w ：i ti sc r i t i c a l f o rh i g h c l a s sh p p wm a n u f a c t u r et oa v o i df i b r es i n k i n ga n db l o c ki ns t o c kp r e p a r a t i o n s y s t e m ，t oc o n t r o lap r o p e rw a t e rl i n ea n df o r m i n gi nw e tp a r t ，t oi n s u r et h ef e l tag o o d c l e a n i n g ，t oa d j u s tap r o p e rd r yc u r v ea n d t oi n s u r et h ep r o c e s ss y s t e m c l e a n i n g k e y w o r d s ：h i g hp o r o s i t yp l u gw r a pp a p e r ；l a be x p e r i m e n t ：p r o c e s sd e s i g n ；b i gs c a l e p r o d u c i n g ；p r o d u c i n ge x p e r i e n c e i v 致谢 本论文是在导师戴红旗教授、曾继华高级工程师的严格要求和悉心指导下完 成的。两年来，导师为论文的顺利完成倾注了大量的精力，并给予了各方面的帮 助。导师渊博的学识、严谨的治学态度、科学的思考方式、严厉而宽厚的师德使 我受益匪浅。在此，特向导师表示最真挚的谢意。 论文的实验过程中得到了民丰特种纸股份有限公司林尤长教授级高级工程 师及造纸研究所相关工作人员的大力协助，特此表示感谢。同时感谢德国v o i t h 公司m r d e t t e 和德国g l a t z 公司的m r a n d r e ws c h u b e r t 的热心指点。 另外，必须感谢的是民丰特种纸股份有限公司的纪委书记李英杰女士，感谢 她对我们这个研究生班在整个学习和论文写作过程中从头至尾所做的所有支持和 帮助。 最后，向在读研究生期问给予本人关心和帮助的所有老师、同学和朋友表示 衷心的感谢! 作者：廉福寿 二0 0 五年七月 1 1 高透成型纸简介 第一章绪论 1 1 1 高透成型纸的技术特性 成型纸又称滤嘴棒纸，属工业用薄型特种纸类，主要应用于烟草行业香烟过 滤嘴中包裹醋酸纤维丝束，在香烟滤嘴结构中处于内部醋酸纤维丝束芯和外层水 松纸之间，分为普通型和高透型。高透气度成型纸顾名思义，是指成型纸具有较 高的透气度，透气度一般为3 0 0 0 c u ( 科雷) 以上。目前，高透气度成型纸尚无行 业标准，如某厂的企业标准分为5 0 0 0 c u ，8 0 0 0 c u ，1 4 0 0 0 c u 三个等级。将高透 气度成型纸用于通风滤嘴，可起到大幅降低卷烟焦油量的作用，也就是说，卷烟 中使用高透气度成型纸，可以降低卷烟中的有害成分。 一高透气度成型纸对滤嘴棒成型的影响 高透气度成型纸的主要特点是纸面纤维组织均匀，透气度大，横向伸缩率小， 并有一定的强度。而透气度，伸长率。抗张强度三者是相互关联又相互制约，相 互矛盾的，处理好这三者的关系是生产该产品的关键。 1 纵向强度指标 高透气度成型纸属于特种纸，透气性能好，定量范围大，选择时定量，强度 须匹配。纵向强度过高，滤嘴棒成型时会影响刀片的切割，不能自动断纸，影响 成型产品的质量：纵向强度过低，滤嘴棒成型时会出现断纸，经常停车，不但浪 费卷烟材料，而且影响设备的有效作业率。 2 横向强度与横向伸长率指标 横向强度与横向伸长率指标对普通型成型纸无大的影响，但对于高透气度成 型纸而言，却是一个不可忽略的技术指标。横向强度过低时纸张抗膨胀能力差。 横向伸长率是高透气度成型纸的一个重要指标，因其用来包裹滤芯制成滤棒，要 承受滤嘴材料的膨胀力，所以横向伸长率过高，当丝束总量增加时，丝束向外的 压力容易使滤棒膨胀变形，造成滤棒圆度不匀，影响卷烟接装：横向伸长率小， 抗膨胀性较好，则滤嘴圆周误差小，与烟支接装时效果好。 3 定量指标 定量是纸张的最基本指标，普通成型纸定量一般在2 6 5 2 9 5 9 m 2 ，晟高可 达3 6 - 4 4 9 m 2 。在生产滤嘴棒时，如果成型纸定量低，纸张较薄，挺度不够，滤 嘴棒过软不易通过烟枪，容易造成跑条，易引起停车。另外，成型纸定量过低， 使用时容易透胶、漏胶，影响烟枪清洁，不利于滤嘴棒成型加工，但定量过高将 加大成本。因此，定量的选择应根据卷烟的质量而定，同时要兼顾产品的生产成 本。 4 不同透气度成型纸的选择 纸张的透气性能取决于纤维网络的孔隙率，孔隙率高( 孔隙较多) ，纸的透气 度就大。在其它条件相同的情况下，提高透气性将会降低纸张强度。透气度与诸 多因素有关，如设备类型、原料种类、纤维配比及生产工艺。成型纸的透气度要 根据卷烟的焦油含量及各种降焦原材料之间的搭配进行选择。 5 高透气度成型纸在不同成型机上的使用情况 某工厂生产单面光和两面差较小的两种高透气度成型纸，分别在国产 y l 3 3 7 2 ，日本产f r a 3 和德国产k d f 2 三种不同类型的成型机上使用。如果纸机采 用单烘缸，则生产的高透气度成型纸为单面光纸，将其用于国产y l 3 3 7 2 ，日本产 f r a 3 两种成型机时，因为这两种成型机在滤嘴棒成型时均为正面走纸，( 即纸的光 面在外) ，成型时由于滤嘴棒条表面也是光滑的，摩擦力小，因此成型时容易打滑， 在烟枪内往往与丝束不同步。不能正常运行；在德国产k d f 2 成型机上使用时，也 因成型纸单面光，致使滤嘴棒不合格品增多。相反，多烘缸纸机或带有特殊工艺 处理技术的高透气度成型纸，其两面差较小，均适宜在不同成型机上使用，无不 良反应。 6 搭口胶对高透气度成型纸的影响 搭口胶的粘度，涂胶区，涂胶量，涂胶均匀度均会对高透气度成型纸的使用 产生影响，即对通风效果产生影响。因为高透气度成型纸表面稀疏，搭口胶粘度 过低，涂上的胶水容易向内渗透，搭口容易张开；粘度过高，渗入纸内困难；涂 胶量不均，不但影响通风量，而且容易使搭口爆口，影响卷烟接装。所以，在使 用高透气度成型纸时应采用商质量热溶胶或高透气度成型纸专用胶。 根据国外的使用经验，高透气度成型纸必须满足两个要求：首先，纸的性能 必须满足使用要求，必须有高的透气度与打孔水松纸配合，才具有良好的通风降 焦效果；其次因卷烟行业技术装备都比较先进，高透气度成型纸必须在强度方面 满足中、高速成型机的使用要求。 1 1 2 高透成型纸对香烟焦油含量的影响 吸烟有害健康已被世人所知，各国在加大“吸烟有害健康”的宣传力度外， 在卷烟生产中也采取了很多减少有害成分的措施。 中国采取的措施是： 1 对烟厂实行控制总量，扶大关小，调整结构； 2 坚定不移的实旋“科教兴烟”战略，一是积极推进建立行业技术创新体系； 二是进一步推进实施卷烟降焦工程。 世界上许多国家，特别是欧美发达国家纷纷立法限制卷烟焦油含量。如1 9 8 9 年欧洲经济技术共同体关于卷烟焦油量的限制草案中明确规定：在欧洲共同 体内销售的卷烟从1 9 9 2 年2 月3 1 日起，最高焦油含量在1 2 m g 支以内，1 9 9 8 年 已规定在8 m g 支以内，持续且日益高涨的反烟运动迫使卷烟工业寻找新的对策， 为了降低卷烟主流烟气中的焦油含量、提高卷烟的安全性，烟草科技人员进行了 大量的科学研究工作，开发并应用了许多新工艺、新技术、新材料、新设备，取 得了较大的成效。美国从1 9 8 4 年起，卷烟的平均焦油含量已降为1 2 5 r a g 支以下， 到1 9 9 1 年低焦油卷烟已占其市场的6 0 左右。 近年来，中国降低卷烟焦油含量、提高吸烟的安全性，已成为行业内外的共 识，并且指定了新的焦油含量标准。 新制定的标准中焦油含量为： 低焦油含量 1 2 m g 支 中低焦油含量1 2 0 一 1 6 o m g 支 中焦油含量1 6 0 一 1 9 o m g 支 中高焦油含量1 9 。0 一 2 3 o m g 支 高焦油含量2 3 o m g 支 含增加了烟气一氧化碳的技术指标，共分为3 档 低15mg支 中1 5 0 一 2 0 o m g 支 高2 0 o m g 从2 0 0 1 年起，全国卷烟平均焦油含量每年要降低0 5 m g 支，到2 0 0 5 年，全 国卷烟产品焦油含量要达到平均1 2 m g 支。 目前，国内外降低卷烟焦油的技术措旌很多，主要有以下几个方面： 1 烟丝的配比。将膨胀烟丝、膨胀梗丝和烟草薄片掺配使用，改变烟丝的吸 阻和燃烧性能，达到降低焦油量的目的。 2 提高卷烟纸的透气性能。一是提高卷烟纸的自然孔隙度，通过改变原料和 辅料的配比以调整抄纸工艺增加卷烟纸的自然孔隙；二是采用机械、静电或激光 的方法，在卷烟纸上打孑l ，提高卷烟纸的透气度。标准规定卷烟纸的透气度为3 0 - - 8 0 c u 。 3 应用通风滤嘴。由高透气度成型纸包裹滤芯，与烟支接装时，采用水松纸 裹在外层。应用通风滤嘴是大幅降低卷烟焦油的有效措施之一。通风滤嘴有两种 形式：一种是卷烟接装后在滤嘴部位打孔；另一种是使用预打孔水松纸和高透气 度成型纸。前者由于在卷烟机上须配备打孔设备增加成本，增加停枫和维修时间， 而后者无需昂贵的投资，无需投资复杂的设备，可根据卷烟产品需要再选择使用 供货厂家的产品。目前水松纸预打孔技术在我国已趋于成熟，再加上高透气度成 型纸的应用，使我国烟草行业1 9 9 8 年滤嘴卷烟平均焦油含量达到1 7 m g 支，2 0 0 1 年要求达到1 5m g 支或以下。目前国内采用的高透气度成型纸多为3 0 0 0 c u ，主要 靠进口。 高透气度成型纸主要应用在通风滤嘴卷烟中，通风稀释率的大小和降焦效果 的好坏不但与成型纸透气度及其匀度有关，而且也与水松纸的开孔面积、孔数、 透气度有关。滤嘴通风度随成型纸、水松纸透气度增加而增大，并呈线性关系， 当水松纸透气度固定在5 0 0 - - 4 0 0 0 c u 任意一条曲线上时，成型纸透气度在1 0 0 0 1 0 0 0 0 c u 范围内时。通风度随成型纸透气度增加，上升趋势明显。当成型纸透气度 超过1 0 0 0 0 1 5 0 0 0 c u 时，通风度呈缓慢上升趋势。例如，使用1 0 0 0 c u 高透气度 成型纸比使用普通成型纸，卷烟烟气中总粒相物、一氧化碳量分别减少2 9 2 和 3 3 9 3 。但是，当水松纸透气度不变、成型纸透气度继续增加时，烟气中总粒相 物、一氧化碳量呈缓慢下降趋势。这说明通风气流的稀释程度是由两层纸( 水松 纸和成型纸) 中透气度较小的纸决定的。因此，在使用高透气度成型纸、打孔水 松纸时，要合理选配纸的透气度，避免造成不必要的浪费。当水松纸透气度在i o o c u 时，通风度几乎不随成型纸透气度增加而变化。换而苦之，如果使用普通成型纸 ( 透气度很低) ，那么水松纸再大的透气度也不起作用，因为从水松纸打孔处进入 的空气，不能通过成型纸与主流烟气混合稀释烟气。因此，为了使水松纸对通风 取得较好的控制作用，滤嘴用的成型纸必须具有较高的透气度。但是，如果水松 纸和成型纸的透气度均大，在卷烟接装过程中则不易被卷烟机吸风鼓吸牢而影响 卷烟接装率。 1 9 9 6 年杭州新华纸业有限公司进行高透气度成型纸试制，有5 0 0 0c u ，7 0 0 0 c u ，1 0 0 0 0c u 三个品种通过国家烟草专卖局鉴定，与使用普通成型纸相比，分别 降低卷烟焦油3 5 m g 支，4 4 m g 支，5 6 m g 支。这一实验说明，随着成型纸透气 度的提高，烟支的焦油量也随之降低。 1 2 国内外研究动态及发展趋势 1 2 1 国内高透成型纸的生产现状 虽然杭州新华纸业有限公司高透气度成型纸试制成功，但一直未正常生产， 国内使用的高透气度成型纸还依靠进口解决，主要从法国摩迪公司和奥地利瓦滕 斯公司进口。1 9 9 9 年进口量为1 0 0 0 吨，2 0 0 2 年进口量约3 0 0 0 吨。随着人们健康 意识的增强，成型纸会从普通型逐渐向高透气度型过渡。目前过渡慢的主要原因 是高透气度成型纸价位偏高，有碍烟厂使用，目前烟厂考虑的主要是降低成本， 另外，有些人吸烟是为了寻求刺激，焦油量降低，卷烟的口味会改变，刺激性也 会减小，因此对吸烟者来说，适应低焦油卷烟也需要有个过程。 成型纸尚无专业生产企业，卷烟用纸中的卷烟纸、成型纸、铝箔衬纸和水松 原纸过去往往在一家企业或一个机台上生产，每年随订货情况而定，烟厂有时也 愿意由同一企业供货。全国能生产卷烟用纸的厂家约3 9 个，均为烟草行业定点企 业，其中卷烟纸属专卖产品。而成型纸不如卷烟纸售价高，技术含量也低，过去 生产的普通成型纸谈不上竞争。因为原材料基本上都是用木浆，浆价便宜时，生 产成型纸的厂家还有利可图，浆价高时，生产成本接近售价。 2 0 0 2 年生产高透气度成型纸的厂家只有两家，杭州新华纸业有限公司和牡丹 江恒丰纸业股份有限公司。 杭州新华集团有限公司主要产品有打字蜡纸、滤纸、茶叶袋滤纸、滤嘴棒成 型纸等。根据国家烟草专卖局委托，杭州新华纸业有限公司与中国烟草总公司物 资公司、中国烟草总公司郑州烟草研究院联合进行了高透气度成型纸系列产品的 开发与应用课题研究，经过五年的努力，开发出透气度在3 0 0 0 c u 至1 2 0 0 0 c u 的高 透气度成型纸，达到良好的降焦效果，并于1 9 9 9 年11 月1 0 日通过国家烟草专卖 局的鉴定。该公司自1 9 9 9 年高透气度成型纸试制成功后，主要在生产茶叶袋纸的 斜网纸机上生产，但每年只有零星供货，末形成生产能力，主要原因是产品存在 接口处漏胶的问题。公司有改造或引进设备的打算，但还未最终确定。 牡丹江恒丰纸业股份有限公司主营业务范围是纸、纸浆和纸制品的制造和销 售，以及造纸原辅料的生产、销售和技术开发。该公司是国内最大的卷烟配套系 列用纸制造商之一，被国家烟草总公司确定为卷烟辅料生产基地。主导产品为卷 烟纸、滤嘴棒纸( 成型纸) 和铝箔衬纸等卷烟系列用纸在市场上占有一定优势， 该公司于2 0 0 1 年对一台园网纸机进行技术改造，用于生产烟用高透气度成型纸， 透气度从3 0 0 0 c u 到1 2 0 0 0 c u ，2 0 0 2 年正式生产，产量为1 0 0 吨。 四川锦丰纸业有限公司：2 0 0 1 年底，该公司从伏伊特公司引进一整套专门 生产高透气度成型纸的设备，包括原料制备和流浆系统，以及完整的纸机，纸机 为全球范围内最先进的斜网纸机之一，该订单接近1 3 0 0 万美元，年产量4 0 0 0 吨， 现正在安装，计划2 0 0 3 年第三季度投产。 1 2 2 国外高透成型纸的生产现状 随着人们生活水平的提高及科学技术的进步，人们对吸烟与健康越来越重视， 因此开发低焦油卷烟、减小吸烟对健康的危害，是烟草业发展的必然趋势。采用 通风滤嘴是国际上应用较为普遍的降焦技术，发达国家早已普及使用通风滤嘴， 资料显示，美国9 0 左右、西欧8 0 左右的卷烟都采用了通风滤嘴，另外亚洲及日 本等国的通风滤嘴卷烟也在卷烟市场中占有相当大的比例。国际上对卷烟焦油含 量规定为1 l i2 m g 支左右。现在世界上每年生产高透气度成型纸达5 万吨左右，我 国才刚刚起步，烟支接装滤嘴率在逐渐提高，1 9 9 6 年为9 2 6 ，现在已达9 9 以上。 但焦油量问题我国与国际标准相差甚远，目前，德国、英国生产的卷烟焦油量加 权平均值都在1 2 1 3 m g 支，奥地利平均为1l m g 支。为了推动低焦油卷烟的发展， 一些国家还重新规定了卷烟焦泊量的档次。国产卷烟的一大软肋是卷烟焦油含量 偏高，我国现在的卷烟焦油含量大多为1 5 1 8 m g 支，对吸烟者的身体健康具有明 6 显的危害。位列名优产品第一的红塔山卷烟的焦油含量为1 4 7 m g 支，我国从2 0 0 2 年开绐也规定所有卷烟焦油含量要低于1 5 m g 支。为了朝这方面发展，烟草行业还 有大量的工作要做。 国外高透成型纸的生产厂家主要有法国的摩迪公司、奥地利的瓦腾斯公司、 德国的格拉兹公司等，其中法国的摩迪公司和奥地利的瓦腾斯公司都用斜网纸机 生产高透成型纸，这两家公司的产量最大，并且质量最好，成纸透气度稳定，变 异系数小，匀度好，所以国内所有的进口高透成型纸都来自这两个公司，产品销 往全世界；德国格拉兹公司采用长网纸机生产高透成型纸，由于纸机性能的限制。 质量略逊色于法国摩迪和奥地利瓦腾斯，但基本可以满足低挡香烟的要求，产量 也不大，约1 0 0 0 吨年左右，产品主要在欧钞h 销售。 1 2 3 高透成型纸的需求现状 卷烟中原材料的供应量随卷烟产量而定，近五年烟草行业卷烟产量均在3 5 0 0 万大箱以下( 每一大箱为2 5 0 条卷烟) ，以3 5 0 0 万大箱计，其中需成型纸约3 5 万吨左右，主要都是普通型。 现在世界上每年生产高透气度成型纸达5 万吨左右，我国才刚刚起步，烟支 接装滤嘴率在逐渐提高。1 9 9 6 年为9 2 6 ，现在已达9 9 筠以上。但焦油量问题我国 与国际标准相差甚远，国际上对卷烟焦油含量规定为儿2 1 1 1 9 支左右，而我国大部 分卷烟的焦油含量在1 7m g 支左右，从2 0 0 1 年起，国家烟草公司要求全国卷烟平 均焦油含量每年要降低o 。5 m g 支，到2 0 0 5 年，全国卷烟产品焦油含量要达到平均 1 2 m g 支。另外随着人们生活水平的提高及科学技术的进步，人们对吸烟与健康越 来越重视，因此开发低焦油卷烟、减小吸烟对健康的危害，是烟草业发展的必然 趋势，采用通风滤嘴是国际上应用较为普遍的降焦技术，所以以高透成型纸代替 普通成型纸是一个必然的趋势，而国内使用的高透气度成型纸目前主要依靠进口 解决。1 9 9 9 年进口量为1 0 0 0 吨，2 0 0 2 年进口量约3 0 0 0 吨，所以按照国内目前年 需普通成型纸3 5 万吨计，若考虑全部用高透成型纸代替则仍然有约3 万吨的缺 口需要供给。 1 3 课题研究的目的、意义及主要研究内容 本课题结合对民丰特纸p m l 8 纸枫普通成型( 卷烟) 纸生产流程改造必高透成 型纸生产流程的设计和生产实际过程的探索，最终目的是探索一条在长网纸机上 大规模生产高透成型纸的有效途径，使得长网纸机生产高透成型纸成为可能，并 且力求生产出高质量的国产高透成型纸以达到取代进口同类产品的目的。 本课题的研究将开创国内长网纸机大规模生产高透成型纸的先河，产品可替 代进口，一方面为中国特种纸工业的发展起到积极的推动作用，具有良好的发展 前景和较高的利润空间；另一方面高透成型纸国产化使得该产品价格大大下降， 促进了该产品在国内卷烟厂的使用进度，从而在一定程度上促进了烟草行业降焦 降害工程的发展，有效降低香烟对人体健康的危害程度，对于保护广大烟民的身 体健康具有深远的现实意义。 高透成型纸作为一种薄型特种纸，其生产流程有着特殊的要求和特点，如何 在现有的卷烟纸流程基础上以最小的投入进行改造，满足高透成型纸的生产要求， 是本课题研究的一项重要内容。本课题将通过工艺流程多方案比较、论证来确定 最终方案。 在合理的流程配置下，如何科学地选择生产高透成型纸的原料及化学品是成 功生产高透成型纸的保障。本课题将通过对原材料特性、化学品功能的对比试验 来选择适合的原料和化学品。 在流程设计和原料选择适合的基础上，打浆工艺控制和纸机抄造条件是生产 优质高透成型纸的关键，所以必须对生产高透成型纸的特殊的操作条件做深入的 研究。 第二章高透成型纸实验室研究 2 。1 纸浆原料的选择 原料的选择对成品纸张的性能超着至关重要的作用，成纸的各项物理性能取 决于纤维形态，如纤维的长度、宽度、细胞壁厚度、胞腔直径、杂纤维含量、纤 维壁的微细结构等。在一定的范围内，细而长的纤维在造纸时将产生较好的纤维 交织力，所以成纸强度度较好。高透气度成型纸的主要特点是纸面纤维组织均匀， 透气度大，横向伸缩率小，并有一定的强度。所以作为生产高透成型纸的原料， 一定要选择1 0 0 的纤维较长的针叶木浆料。为此选择以下五中具有代表性的漂白 硫酸盐针叶木浆测试其性能，根据高透成型纸的抄造特点筛选出合适的原料。 1 ) 加拿大马牌( h a r m a cr ) ：2 ) 加拿大月亮( c e l g a r ) 3 ) 加拿大虹鱼( k a m l o o p s ) ；4 ) 美国b r t m s w i c k ( g p ) 5 ) 智利银星( a r a o c u ) 以上五种常见的漂白硫酸盐针叶木浆中，加拿大马牌的主要原料为西部铁杉 ( w e s t e r nh e m l o c k ) ，香脂冷杉( b a l sa i n ) ，花旗松( d o u g l a sf i r ) ，西部雪松( w e s t r e dc e d a r ) 等，月亮浆主要原料为西部铁杉( w e s t e r nh e m l o c k ) ，西加云杉( s i t k a c p r u c e ) ，太平洋银冷杉( p a c i f i cs i l v e rf i r ) ，洛矶山冷杉( s u b a l p i n ef i r ) 黑松( 1 0 d g e p o l ep i n e ) ；虹鱼浆的原料与月亮接近。美国b r u n s w i c k 主要原料为 南方松；智利银星浆的主要原料为智利南部的辐射松( r a d i a t ap i n e ) 。云杉属部 属于纤维长，材性轻软、细胞壁薄的造纸原料，花旗松则细胞壁较厚，密度较大， 另外花旗松的细胞壁上有一种特殊的螺纹加厚，这种结构对细胞壁起到一种强固 作用，使得纤维在打浆过程中不易分丝细化因此成纸结合力较差。 表2 - 1 纤维长度对比 粗度 成产品牌纤维平均长度 根数根m g 。1 m g ( 1 0 0 m ) 1 马牌 2 4 4 m m2 0 12 1 0 0 月亮 2 3 0 r a m1 7 8 82 9 2 0 虹鱼 2 5 0 m m1 8 0 02 5 0 0 b r u n s w i c k 2 。5 0 r a m2 3 o o4 3 0 0 i银星 2 2 6 m m1 5 3 42 1 6 0 9 从上表可以看出，这几种针叶木浆的纤维平均长度相差不大，都在2 2 2 5 r a m 之间，但是纤维粗度( 粗度是指单位长度的纤维壁重量，以ug m 或者m g l o o m 表 示) 差异较大，粗度大体上代表细胞壁的厚度，并与纤维的使用性能有关。原料 中含有相当花旗松的加拿大马牌浆，其纤维长度、粗度都比较高。以北方针叶木 为原料的月亮和虹鱼浆纤维长度和粗度比较相近，纤维长度较长，而且粗度较低， 说明纤维细胞的形状为细长。b r u n s w i c k 浆的主要原料是南方松，纤维粗度最大， 南方松的特点是原料密度大，纤维细胞壁厚，细胞壁上的微丝角度较大，约为3 0 。- - 4 0 。，因此南方松打浆较为困难，纤维很难纵裂帚化，这种浆纤维结合力较 差。但是南方松纤维较长，成纸撕裂度和透气度较好。辐射松属于针叶木中的速 生材，成才年限短，以辐射松为主要原料的银星浆纤维的长度、粗度均略小于其 它针叶木。 2 1 1 实验原料及方法 2 1 1 1 纸浆原料： 加拿大( h a r m a cr ) 、加拿大月亮( c e l g a r ) 、加拿大虹鱼( k a m l o o p s ) b r u n s w i c k 、智利银星( a r a o c u ) 等五种木浆样品 2 1 1 2 主要实验仪器： ( 1 ) 白度仪( 杭州轻通仪器开发公司产y q z 一4 8 b ) ( 2 ) t a p p i 粘度仪( 美国产d v i i 粘度仪) ( 3 ) 马弗炉( 上海电机集团公司实验电炉厂产s x ：一2 5 0 ) ( 4 ) 电子天平( 上海精科天平m p 2 0 0 a ，精度0 0 0 0 1 ) ( 5 ) 疏解机( 日本产k o g y 0 2 0 1 2 1 4 1 ) ( 6 ) p f i 磨( 西北轻院机械厂产z q s 7 ) ( 7 ) 加拿大游离度仪( 美国产t m l 3 3 2 4 0 0 ) ( 8 ) 肖氏打浆度仪( 四川长江造纸仪器有限公司产j - d j y l 0 0 ) ( 9 ) 抗张强度测定仪( 瑞典l w 公司产s e 0 6 3 ) ( 1 0 ) 撕裂度仪( 四川长江造纸仪器有限公司产j - s l y l 0 0 0 ) ( 11 ) 耐破度仪( 四川长江造纸仪器有限公司产b e z n p l 6 0 0 b ) ( 1 2 ) 抄片机( 陕西科技大学机械厂生产的z q j l b 型纸样抄取器) l o 2 1 1 3 实验方法： 1 取浆板样品各3 0 9 绝干，充分浸泡4 小时后，再在疏解机中疏解，保持 浆料温度2 0 5 。c 。检测浆料的游离度和肖氏打浆度。 2 将疏解好的浓度1 0 ，温度2 0 + 5 。c 浆料放入p f i 磨中，进行打浆。同时 开启计数器。 3 转数达到要求后，取出浆料检测浆料游离度和肖氏打浆度，并进行抄片。 4 将烘干的手抄片悬挂于恒温恒湿检验室平衡水分。 5 t 检测各种光学及物理指标 2 1 2 实验结果与讨论： 2 1 2 1 纸浆的光学性能及部分物理指标： 表2 2 原料光学和化学指标测定结果 项目白度i s o粘度c p灰分 马牌8 8 92 0 8o 2 月亮8 82 40 1 5 虹鱼 8 92 50 3 b r u n s w i c k9 01 9 50 1 4 银星9 01 8 70 3 由于以上几种针叶木浆都是采用e c f 无元素氯漂白技术，低卡伯值蒸煮，氧脱 木素，二氧化氯漂白等先进工艺保证了成品纸浆的高自度、低返黄；并且因为这 些工艺的选择性较好，所以在尽量去除木素的同时又使得整个制浆过程对纤维素 的损伤较小，从成品纸浆的粘度可以看出其纤维素的聚合度保持了较高的水平。 由于所选则的几种原料皆为原生木浆，与其它浆种如，草浆，废纸脱墨浆相比其 灰分相当低，这样也保证了成型纸在滤嘴成形机上被拉伸，缠绕，切割时的掉粉 较少，保证了生产的运行效率。 2 1 2 2 打浆对纸浆物理性能的影响 ( 1 ) 马牌 表2 - 3 马牌浆物理性能测定结果 指标 单位内容 p f i 转数 02 5 01 0 0 03 0 0 06 0 0 0 游离度 c s f7 1 67 0 l6 6 15 4 24 0 0 肖氏打浆度 o s r1 1 31 221 4 62 2 23 28 撕裂指数m n 素 1 9 12 5