本发明属于造纸法烟草薄片生产技术领域，具体涉及一种采用阳离子纳米纤维素提高造纸法烟草薄片生产中浆料的留着率和滤水性能的方法。
背景技术：
造纸法烟草薄片是利用卷烟生产过程中废弃的烟梗、烟末以及外加的植物纤维，通过造纸方法制备得到的卷烟原料，作为烟卷的填充物。烟梗，烟末在磨浆时会产生大量碎片和细小纤维。这些细小组分会使浆料的滤水性能变差，其自身也易流失。薄片生产时填料的加入也在一定程度上使得浆料的滤水变差。为了解决以上问题，同时降低卷烟烟气中的有害物质，再生产过程中需要加入一定量的助留助滤剂。烟草薄片作为一种吸食产品，对于助剂的要求极高，必须安全无毒。一般多采用天然高分子的改性物，如瓜尔胶、壳聚糖等,但是浆料和填料的留着率都较低。
技术实现要素：
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种可提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法。
为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，该方法是在进行再造烟叶浆料配浆时添加阳离子化改性的纳米纤维素，纳米纤维素的添加量为烟草浆料绝干重量的0.01％-5％。
本发明所述的阳离子化改性的纳米纤维素为表面阳离子化改性的纳米纤丝纤维素或表面阳离子化改性的微纤化纤维素。阳离子化改性的纳米纤维素的添加量优选为烟草浆料绝干重量的0.01％-2％。本发明在配制烟草薄片浆料的配浆池中或者冲浆泵前添加阳离子化改性的纳米纤维素。
本发明所述提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，按以下步骤进行：
(1)称取固含量为0.05-1.0％的阳离子化改性的纳米纤维素，加去离子水搅拌配制成质量浓度0.05-0.2％的纳米纤维素溶液；
(2)称取粉末碳酸钙，加去离子水配制成质量浓度10-30％的碳酸钙悬浊液；
(3)在配制烟草薄片浆料的配浆池中或者冲浆泵前，在搅拌强度700r/min～800r/min条件下，按照烟草浆料绝干质量的15％-25％向烟草浆料中加入碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌强度700r/min～800r/min条件下搅拌10-60s后，按照烟草浆料绝干质量的0.01-5％继续加入纳米纤维素溶液；
(5)将步骤(4)得到的浆料利用造纸法抄造，得到烟草薄片。
纳米纤维素比表面积极大，吸附能力极强，同时其表面带有正电荷的纳米纤维素可作为助留剂，吸附填料或细小组分提高留着率；另外，较大的长宽比，再加之正电荷的作用使其易于形成桥联作用从而加速滤水。
本发明选用阳离子化改性的纳米纤维素作为助留助滤剂，阳离子化改性的纳米纤维素在制备过程中经季铵盐改性使其表面呈正电性。纳米纤维素表面阳电荷的存在，在助留助滤体系中容易与表面带有阴电荷的浆料纤维发生电中和反应，吸附在纤维及细小纤维表面，还可以与细小纤维和填料发生静电中和、桥连、镶嵌以及氢键作用，使之絮凝，提高留着和滤水性能，进而有效提升制备得到了烟草薄片的留着率和滤水性能。本发明采用的阳离子化改性的纳米纤维素添加量少，作用效果显著，可降低高分子聚合物的添加量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。
本发明对于烟草薄片浆料的留着和滤水性能用以下4个指标进行评价：
(1)单程总留着率。单程总留着率高表示阳离子纳米纤维素对于烟草浆料的留着效果好；
(2)填料留着率。填料留着率高表示纳米纤维对于烟草浆料的留着效果好；
(3)烟草浆料30s内的滤水质量。滤水质量高表示阳离子纳米纤维素对于烟草浆料的滤水效果好；
(4)5ml滤液的电荷密度。电荷密度越小表示阳离子纳米纤维素与纤维结合量越多，则浆料滤水留着越好。
为了便于比较，实施例中，附加羧基化纳米纤维素对于烟草浆料的留着和滤水数据。如表2。
实施例1
提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，按以下步骤进行：
(1)称取固含量为0.92％的表面阳离子化改性的纳米纤丝纤维素(nfc)32.61g,，加去离子水至200g,搅拌配制成质量浓度0.15％的纳米纤维素溶液；nfc的长度为0.8-50μm，直径在10-40nm，表面阳电荷含量为0.2-1.5mmol/g；
(2)称取50g碳酸钙粉末，加去离子水至320.5g，配制成质量浓度15.16％的碳酸钙悬浊液；
(3)称取800g烟草浆料(含绝干4g)，在配制烟草薄片浆料的配浆池中，在搅拌强度700r/min条件下，按照烟草浆料绝干质量的20％向烟草浆料中加入碳酸钙悬浊液；
(4)首先以700r/min的速度搅拌步骤(3)得到的浆料30s,再加入纳米纤维素溶液，以700r/min的速度搅拌30s,再以20再以200r/min的速度搅拌2s。纳米纤维素溶液按照烟草浆料绝干质量的0、0.05％、0.1％、0.18％、0.3％、0.4％加入。开启测试程序，均以300r/min转速搅拌。测得数据如表1所示，表2为瓜尔胶不同添加量的测定数据。
表1表面阳离子化改性的纳米纤丝纤维素对于烟草浆料助留助滤的影响
表2羧基化纳米纤维素对于烟草浆料助留助滤的影响
留着滤水性能的测试都由dfr-04动态滤水仪测定；滤水质量为30s内烟草浆料的滤水质量。
表1和表2结果表明，采用表面阳离子化改性的纳米纤丝纤维素较采用羧基化纳米纤维素，浆料的单程总留着率填料留着以及滤水性能都有较大的提高。表面阳离子化改性的纳米纤丝纤维素添加量为0.1％和0.4％时，单程总留着和填料留着分别增长了2.2％和12％，3.7％和22％。相较而言，羧基化纳米纤维素效果不理想。
分别取留着、滤水的滤液，静止4-5h,取5ml滤液上清液补加去离子水5ml，采用电荷测试仪测定电荷含量。测定数据如表3和表4所示。
表3表面阳离子化改性的纳米纤丝纤维素留着滤液电荷含量
表4表面阳离子化改性的纳米纤丝纤维素滤水滤液电荷含量
表面阳离子化改性的纳米纤丝纤维素对于浆料滤液中的阴离子垃圾有降低的作用，当阳离子用量为0.1％和0.3％时，留着滤液和滤水滤液中的阴离子比电荷量较空白样分别下降了0.052meg/l和0.058meg/l,0.029meg/l和0.042meg/l,即42.7％和47.5％，26.4％和38.2％。
实施例2
提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，按以下步骤进行：
(1)称取固含量为0.05％的表面阳离子化改性的微纤化纤维素(mfc)，加去离子水搅拌配制成质量浓度0.05％的纳米纤维素溶液；
(2)称取碳酸钙粉末，加去离子水搅拌配制成质量浓度10％的碳酸钙悬浊液；
(3)称取烟草浆料，在配制烟草薄片浆料的冲浆泵前，在搅拌强度800r/min条件下，按照烟草浆料绝干质量的15％向烟草浆料中加入碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌强度800r/min条件下搅拌60s后，按照烟草浆料绝干质量的0.01％继续加入纳米纤维素溶液；
(5)将步骤(4)得到的浆料利用造纸法抄造，得到烟草薄片。
实施例3
提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，按以下步骤进行：
(1)称取固含量为1.0％的表面阳离子化改性的微纤化纤维素(mfc)，加去离子水搅拌配制成质量浓度0.2％的纳米纤维素溶液；
(2)称取碳酸钙粉末，加去离子水搅拌配制成质量浓度30％的碳酸钙悬浊液；
(3)称取烟草浆料，在配制烟草薄片浆料的冲浆泵前，在搅拌强度750r/min条件下，按照烟草浆料绝干质量的25％向烟草浆料中加入碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌强度750r/min条件下搅拌10s后，按照烟草浆料绝干质量的5％继续加入纳米纤维素溶液；
(5)将步骤(4)得到的浆料利用造纸法抄造，得到烟草薄片。
实施例4
提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，按以下步骤进行：
(1)称取固含量为0.8％的nfc，加去离子水搅拌配制成质量浓度0.1％的纳米纤维素溶液；
(2)称取碳酸钙粉末，加去离子水搅拌配制成质量浓度20％的碳酸钙悬浊液；
(3)称取烟草浆料，在配制烟草薄片浆料的配浆池中，在搅拌强度750r/min条件下，按照烟草浆料绝干质量的22％向烟草浆料中加入碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌强度750r/min条件下搅拌20s后，按照烟草浆料绝干质量的2％继续加入纳米纤维素溶液；
(5)将步骤(4)得到的浆料利用造纸法抄造，得到烟草薄片。
实施例5
提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，按以下步骤进行：
(1)称取固含量为0.2％的nfc，加去离子水搅拌配制成质量浓度0.2％的纳米纤维素溶液；
(2)称取碳酸钙粉末，加去离子水搅拌配制成质量浓度25％的碳酸钙悬浊液；
(3)称取烟草浆料，在配制烟草薄片浆料的配浆池中，在搅拌强度750r/min条件下，按照烟草浆料绝干质量的18％向烟草浆料中加入碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌强度750r/min条件下搅拌40s后，按照烟草浆料绝干质量的1％继续加入纳米纤维素溶液；
(5)将步骤(4)得到的浆料利用造纸法抄造，得到烟草薄片。