影響卷煙紙陰燃速率的因素

王 穎

(杭州華豐紙業有限公司，浙江杭州，310011)

煙支點燃后的陰燃狀況由煙絲和卷煙紙的陰燃性能共同決定，卷煙紙的陰燃速率是控制煙支燃燒速率的關鍵。卷煙紙的陰燃速率與煙絲的陰燃速率基本一致時才能獲得較理想的燃燒效果。如果卷煙紙的陰燃速率大于煙絲的陰燃速率，則在煙支燃燒處，煙絲爆口不能成灰;如果卷煙紙的陰燃速率小于煙絲的陰燃速率，則燃燒端的煙頭會縮進卷煙紙內，煙頭因缺乏氧氣供應而造成煙支熄火。因此，陰燃速率是卷煙紙的一項重要指標，其有效地控制了卷煙紙和卷煙煙絲的燃燒匹配度，同時，在一定程度上也影響著卷煙的包灰性能［1］。

本實驗分析了卷煙紙中添加的助燃劑品種、PN值 (即采用KMnO4測定的卷煙紙中的有機酸含量)、填料種類及用量、漿種和卷煙紙透氣度等因素對卷煙紙陰燃速率的影響，為卷煙紙生產企業對卷煙紙陰燃速率的控制提供參考。

1 實驗

1.1 陰燃速率的測定

卷煙紙陰燃速率以寬度為15 mm的卷煙紙點燃后連續陰燃長度150 mm所需的時間表示，單位s/150 mm。

1.2 助燃劑種類對陰燃速率的影響

添加相同用量、不同品種的助燃劑，抄造定量(28 g/m2，下同)、透氣度、灰分相同的卷煙紙手抄片，然后測定卷煙紙的陰燃速率。

1.3 PN值對陰燃速率的影響

首先添加不同用量、同品種的助燃劑，抄造相同定量、相同透氣度、相同灰分的卷煙紙手抄片，然后測定卷煙紙的PN值和陰燃速率。

表1 助燃劑品種對卷煙紙陰燃速率的影響

表2 PN值對卷煙紙陰燃速率的影響

PN值的測定方法:稱取3 g紙樣于500 mL燒杯中，加150 mL蒸餾水，再加入20 mL 20%的H2SO4，煮沸，立即用0.1 mol/L KMnO4標準溶液滴定至棕色，并保持1 min不消失，其KMnO4消耗的毫升數，即PN值。

1.4 填料種類對陰燃速率的影響

使用不同種類填料，添加相同用量、相同品種的助燃劑，抄造定量、灰分相同的手抄片，然后測定卷煙紙的陰燃速率。

1.5 CaCO3用量對陰燃速率的影響

分別添加不同用量 (25%、30%、40%、60%、80%)的CaCO3，并使用相同用量、相同品種的助燃劑，抄造定量相同的卷煙紙手抄片，然后測定卷煙紙的陰燃速率。

1.6 漿料種類對陰燃速率的影響

添加相同用量、相同種類助燃劑，用不同種類紙漿抄造定量、灰分相同的手抄片，然后測定卷煙紙的陰燃速率。

1.7 透氣度對陰燃速率的影響

在保證定量、灰分相同的條件下，添加相同用量、相同品種助燃劑，抄造不同透氣度的卷煙紙，然后測定卷煙紙的陰燃速率。

2 結果與討論

2.1 助燃劑品種對卷煙紙陰燃速率的影響

助燃劑品種對卷煙紙陰燃速率的影響見表1。

從表1可看出，在卷煙紙中添加7種不同的助燃劑，其陰燃速率有所差異，其中，無機酸堿金屬鹽硝酸鈉的陰燃速率最小。從表1還可看出，使用有機酸堿金屬鈉鹽型助燃劑卷煙紙的陰燃速率比添加有機酸堿金屬鉀鹽的大，且單獨使用有機酸堿金屬鈉鹽時，有熄火現象。蘋果酸鉀比檸檬酸鉀的陰燃速率小，燃燒快。

這說明助燃劑能使卷煙紙燃燒時發生放熱反應，提高卷煙紙的燃燒溫度，從而提高卷煙紙的陰燃速率。從果品中提取的有機酸鹽類，助燃劑酸根及金屬的種類與卷煙紙的陰燃速率有很大關系。

2.2 PN值對卷煙紙陰燃速率的影響

PN值對卷煙紙陰燃速率的影響見表2。

從表2可看出，PN值小于80時，隨著PN值的增加其陰燃速率變小，燃燒速率增加。但當PN值大于80時，其陰燃速率基本保持不變。即一定范圍內隨著助燃劑用量的上升，燃燒速率上升，但當增加到一定程度，它的影響很小。

2.3 填料種類對陰燃速率的影響

填料種類對陰燃速率的影響見表3。

表3 填料種類對陰燃速率的影響

從表3可看出，使用CaCO3作為填料，卷煙紙的陰燃速率比使用MgCO3和TiO2作為填料的低，但三者相差不是很大。

2.4 CaCO3用量對陰燃速率的影響

CaCO3用量對陰燃速率的影響見表4。

表4 CaCO3用量對陰燃速率的影響

從表4可看出，隨著CaCO3用量的增加，卷煙紙的陰燃速率變小，燃燒速率加快。這是因為卷煙紙燃燒時CaCO3分解成CaO與CO2，這是一個熱分解反應。CaCO3用量少的卷煙紙容易熄火，加入一定比例的CaCO3能保證卷煙紙的燃燒性能。CaCO3含量低，卷煙紙的燃燒性差，卷制成煙支后，容易造成煙絲的陰燃速率比卷煙紙的陰燃速率快，由于煙絲內縮，而卷煙紙包圍著燃燒錐處，使其缺乏供氧量而導致熄火。卷煙紙中的CaCO3含量高，燃燒速率快，保證煙支燃燒性，減少抽吸口數，降低焦油含量。

2.5 漿料種類對卷煙紙陰燃速率的影響

漿種種類對卷煙紙陰燃速率的影響見表5。

表5 漿料種類對陰燃速率的影響

從表5可看出，漿料種類對卷煙紙陰燃速率略有影響，其中闊葉木漿抄造的卷煙紙的陰燃速率最小。

2.6 透氣度對陰燃速率的影響

透氣度對陰燃速率的影響見表6。

表6 透氣度對陰燃速率的影響

從表6可看出，隨著卷煙紙透氣度的增加，卷煙紙的陰燃速率變小。這說明卷煙紙透氣度對其陰燃速率有重要影響。隨著卷煙紙透氣度的提高，抽吸時通過卷煙紙吸收的空氣量也就越多，燃燒所需時間少，因而卷煙紙的陰燃速率變小。

3 結論

本實驗分析了卷煙紙助燃劑品種、PN值、填料種類和用量、漿料種類和卷煙紙透氣度對卷煙紙陰燃速率的影響。

3.1 添加有機酸堿金屬鈉鹽助燃劑比添加有機酸堿金屬鉀鹽卷煙紙的陰燃速率值大，單獨使用有機酸堿金屬鈉鹽會產生熄火現象。

3.2 當卷煙紙PN值小于80時，隨著PN值的增加其陰燃速率變小，燃燒速率增加;但當PN值大于80時，其陰燃速率下降不明顯。

3.3 填料和漿料種類對卷煙紙的陰燃速率略有影響。

3.4 隨著填料CaCO3用量的增大，卷煙紙陰燃速率減小。

3.5 隨著卷煙紙透氣度的增加，卷煙紙陰燃速率減小。

［1］ CUI Qing-jun，WANG Qing，WANG Li-ming，et al．Factors Influencing Smoldering Rate of Cigarette Pape［J］．China Pulp ＆ Paper，2013，32(3):74．崔慶軍，王 馨，王立民，等．淺析卷煙紙陰燃速率的影響因數［J］．中國造紙，2013，32(3):74． CPP