影响卷烟纸阴燃速率的因素

王 颖

(杭州华丰纸业有限公司，浙江杭州，310011)

烟支点燃后的阴燃状况由烟丝和卷烟纸的阴燃性能共同决定，卷烟纸的阴燃速率是控制烟支燃烧速率的关键。卷烟纸的阴燃速率与烟丝的阴燃速率基本一致时才能获得较理想的燃烧效果。如果卷烟纸的阴燃速率大于烟丝的阴燃速率，则在烟支燃烧处，烟丝爆口不能成灰;如果卷烟纸的阴燃速率小于烟丝的阴燃速率，则燃烧端的烟头会缩进卷烟纸内，烟头因缺乏氧气供应而造成烟支熄火。因此，阴燃速率是卷烟纸的一项重要指标，其有效地控制了卷烟纸和卷烟烟丝的燃烧匹配度，同时，在一定程度上也影响着卷烟的包灰性能［1］。

本实验分析了卷烟纸中添加的助燃剂品种、PN值 (即采用KMnO4测定的卷烟纸中的有机酸含量)、填料种类及用量、浆种和卷烟纸透气度等因素对卷烟纸阴燃速率的影响，为卷烟纸生产企业对卷烟纸阴燃速率的控制提供参考。

1 实验

1.1 阴燃速率的测定

卷烟纸阴燃速率以宽度为15 mm的卷烟纸点燃后连续阴燃长度150 mm所需的时间表示，单位s/150 mm。

1.2 助燃剂种类对阴燃速率的影响

添加相同用量、不同品种的助燃剂，抄造定量(28 g/m2，下同)、透气度、灰分相同的卷烟纸手抄片，然后测定卷烟纸的阴燃速率。

1.3 PN值对阴燃速率的影响

首先添加不同用量、同品种的助燃剂，抄造相同定量、相同透气度、相同灰分的卷烟纸手抄片，然后测定卷烟纸的PN值和阴燃速率。

表1 助燃剂品种对卷烟纸阴燃速率的影响

表2 PN值对卷烟纸阴燃速率的影响

PN值的测定方法:称取3 g纸样于500 mL烧杯中，加150 mL蒸馏水，再加入20 mL 20%的H2SO4，煮沸，立即用0.1 mol/L KMnO4标准溶液滴定至棕色，并保持1 min不消失，其KMnO4消耗的毫升数，即PN值。

1.4 填料种类对阴燃速率的影响

使用不同种类填料，添加相同用量、相同品种的助燃剂，抄造定量、灰分相同的手抄片，然后测定卷烟纸的阴燃速率。

1.5 CaCO3用量对阴燃速率的影响

分别添加不同用量 (25%、30%、40%、60%、80%)的CaCO3，并使用相同用量、相同品种的助燃剂，抄造定量相同的卷烟纸手抄片，然后测定卷烟纸的阴燃速率。

1.6 浆料种类对阴燃速率的影响

添加相同用量、相同种类助燃剂，用不同种类纸浆抄造定量、灰分相同的手抄片，然后测定卷烟纸的阴燃速率。

1.7 透气度对阴燃速率的影响

在保证定量、灰分相同的条件下，添加相同用量、相同品种助燃剂，抄造不同透气度的卷烟纸，然后测定卷烟纸的阴燃速率。

2 结果与讨论

2.1 助燃剂品种对卷烟纸阴燃速率的影响

助燃剂品种对卷烟纸阴燃速率的影响见表1。

从表1可看出，在卷烟纸中添加7种不同的助燃剂，其阴燃速率有所差异，其中，无机酸碱金属盐硝酸钠的阴燃速率最小。从表1还可看出，使用有机酸碱金属钠盐型助燃剂卷烟纸的阴燃速率比添加有机酸碱金属钾盐的大，且单独使用有机酸碱金属钠盐时，有熄火现象。苹果酸钾比柠檬酸钾的阴燃速率小，燃烧快。

这说明助燃剂能使卷烟纸燃烧时发生放热反应，提高卷烟纸的燃烧温度，从而提高卷烟纸的阴燃速率。从果品中提取的有机酸盐类，助燃剂酸根及金属的种类与卷烟纸的阴燃速率有很大关系。

2.2 PN值对卷烟纸阴燃速率的影响

PN值对卷烟纸阴燃速率的影响见表2。

从表2可看出，PN值小于80时，随着PN值的增加其阴燃速率变小，燃烧速率增加。但当PN值大于80时，其阴燃速率基本保持不变。即一定范围内随着助燃剂用量的上升，燃烧速率上升，但当增加到一定程度，它的影响很小。

2.3 填料种类对阴燃速率的影响

填料种类对阴燃速率的影响见表3。

表3 填料种类对阴燃速率的影响

从表3可看出，使用CaCO3作为填料，卷烟纸的阴燃速率比使用MgCO3和TiO2作为填料的低，但三者相差不是很大。

2.4 CaCO3用量对阴燃速率的影响

CaCO3用量对阴燃速率的影响见表4。

表4 CaCO3用量对阴燃速率的影响

从表4可看出，随着CaCO3用量的增加，卷烟纸的阴燃速率变小，燃烧速率加快。这是因为卷烟纸燃烧时CaCO3分解成CaO与CO2，这是一个热分解反应。CaCO3用量少的卷烟纸容易熄火，加入一定比例的CaCO3能保证卷烟纸的燃烧性能。CaCO3含量低，卷烟纸的燃烧性差，卷制成烟支后，容易造成烟丝的阴燃速率比卷烟纸的阴燃速率快，由于烟丝内缩，而卷烟纸包围着燃烧锥处，使其缺乏供氧量而导致熄火。卷烟纸中的CaCO3含量高，燃烧速率快，保证烟支燃烧性，减少抽吸口数，降低焦油含量。

2.5 浆料种类对卷烟纸阴燃速率的影响

浆种种类对卷烟纸阴燃速率的影响见表5。

表5 浆料种类对阴燃速率的影响

从表5可看出，浆料种类对卷烟纸阴燃速率略有影响，其中阔叶木浆抄造的卷烟纸的阴燃速率最小。

2.6 透气度对阴燃速率的影响

透气度对阴燃速率的影响见表6。

表6 透气度对阴燃速率的影响

从表6可看出，随着卷烟纸透气度的增加，卷烟纸的阴燃速率变小。这说明卷烟纸透气度对其阴燃速率有重要影响。随着卷烟纸透气度的提高，抽吸时通过卷烟纸吸收的空气量也就越多，燃烧所需时间少，因而卷烟纸的阴燃速率变小。

3 结论

本实验分析了卷烟纸助燃剂品种、PN值、填料种类和用量、浆料种类和卷烟纸透气度对卷烟纸阴燃速率的影响。

3.1 添加有机酸碱金属钠盐助燃剂比添加有机酸碱金属钾盐卷烟纸的阴燃速率值大，单独使用有机酸碱金属钠盐会产生熄火现象。

3.2 当卷烟纸PN值小于80时，随着PN值的增加其阴燃速率变小，燃烧速率增加;但当PN值大于80时，其阴燃速率下降不明显。

3.3 填料和浆料种类对卷烟纸的阴燃速率略有影响。

3.4 随着填料CaCO3用量的增大，卷烟纸阴燃速率减小。

3.5 随着卷烟纸透气度的增加，卷烟纸阴燃速率减小。

［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．崔庆军，王 馨，王立民，等．浅析卷烟纸阴燃速率的影响因数［J］．中国造纸，2013，32(3):74． CPP