專利名稱：一種選擇性降低卷煙煙氣的濾嘴及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及卷煙工業(yè)技術領域，具體地說是一種選擇性降低卷煙煙氣的濾嘴及其制備方法。
背景技術：
自1930年用棉花作過濾材料的第一個卷煙濾嘴問世以來，過濾嘴便成為卷煙設計中的一個重要部分。但是，直到20世紀50年代，隨著醋酸纖維的開發(fā)，過濾嘴卷煙才開始得到消費者的認可。60年代初，由于反吸煙運動的日益高漲，煙草行業(yè)受到很大沖擊。開發(fā)低焦油安全型卷煙是煙草工業(yè)的出路之一。濾嘴作為吸煙者與主流煙氣之間的橋梁，不僅能濾除煙氣中的部分有害成分，而且在卷煙上接裝濾嘴，可以有效截留卷煙主流煙氣中的總粒相物，降低焦油含量，減少煙氣對人體健康及環(huán)境的危害。隨著煙草科技的進步和消費者需求的不斷變化，卷煙濾嘴在煙支中扮演著越來越重要角色。卷煙濾嘴的作用已經(jīng)從單純過濾煙氣作用過渡到了承載品牌文化，傳遞產(chǎn)品個性的作用上來。尤其是在高檔卷煙中，它既體現(xiàn)了產(chǎn)品形象、個性，又充實了品牌內涵、提升了產(chǎn)品的價格檔次。隨著各國政府對卷煙的限制越來越嚴格，以及消費者對吸煙與健康的關注日益增強，僅憑一種單功能添加劑的特殊濾嘴已經(jīng)難以滿足卷煙市場的發(fā)展需求，特殊濾嘴已由一種添加劑單種功能向多種添加劑多功能的方向發(fā)展。從減少卷煙煙氣中危害性成分的角度而言，難點在于選擇性降低。一方面，據(jù)美國煙草公司研究證明，在(a)單種主流煙氣成分或側流煙氣成分釋放量與(b)焦油、煙堿釋放量或卷煙設計參數(shù)(如煙絲重)之間存在函數(shù)關系，采用這些函數(shù)可以預測其它牌號卷煙的煙氣成分釋放量。這說明在降低焦油等煙氣量的同時，44種(Hoffmann名單)或7種卷煙煙氣危害性指標化合物也可能隨之降低。另一方面，從煙氣危害性指標化合物的化學性質看，也存在相當?shù)碾y度。如Taylor指出，大部分煙氣危害性指標化合物在形成之后由于沸點不同，在粒相和氣相中的分布并不相同，因此要先選擇性除去必須考慮不同的手段。針對揮發(fā)和半揮發(fā)性化合物，可以采用濾嘴技術，而針對一些不難揮發(fā)或不揮發(fā)性組分，則必須考慮其他辦法。微波是一種能量形式，在電介質中可以轉化為熱量。將可吸收微波能量的物料置于高頻交變電場中，物料中的粒子會發(fā)生反復的變向運動，致使碰撞加劇，產(chǎn)生耗散熱(或焦耳熱)，發(fā)生能量轉化。因此微波干燥是一種介電干燥，在介電干燥過程中，物料內部產(chǎn)生熱量，傳質推動力主要是物料內部迅速產(chǎn)生的蒸氣壓力梯度。與用熱風、蒸氣加熱的普通干燥相比，微波干燥的主要優(yōu)點是，能量的有效利用率高、對物料無破壞性(在較低的環(huán)境溫度下進行干燥，不需要高的表面溫度)、其它易揮發(fā)性物質的損失量少且作用均勻(能形成更加均勻的濕度場和濕度分布)、干燥迅速(干燥時間可縮短50%以上)，有利于提高制絲質量(如避免煙絲表面硬化等)。有研究認為，微波輻射可以分離煙草中的致癌物質亞硝胺和氮氧化合物，適當?shù)奈⒉ㄌ幚砜梢越档蜔熑~中特有亞硝胺的含量。卷煙過濾嘴主要采用醋酸絲束成型進行生產(chǎn)。有文獻報道可以采用微波烘干方法去除其中的水溶性膠，從而達到快速干燥成型的目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種選擇性降低卷煙煙氣的濾嘴及其制備方法，該濾嘴可以直接作為一元濾嘴使用，也可以作為復合濾嘴中的單元濾嘴參與復合。本發(fā)明在開發(fā)特殊濾嘴時，加大了科研投入，加強了對各種濾嘴添加劑性能的基礎性研究，了解和掌握各種濾嘴添加劑的降焦減害性能、用量、添加方法和生產(chǎn)成本等，根據(jù)市場和卷煙設計的要求，有目的有選擇性地將各種添加劑較佳地組合起來，開發(fā)出多功能具有理想降焦減害效果的特殊濾嘴。本發(fā)明的技術方案是在濾嘴成型過程中或成型后，在濾嘴材料中加入微波吸收材料，水、醇類、酯類、無機氧化物中一種或幾種的混合物，用水的添加量為濾嘴材料質量的 6-20% (最好在8%左右)，用醇類的添加量為濾嘴材料質量的5 - 8%，用酯類的添加量為濾嘴材料質量的5 - 8%，添加無機氧化物時，添加量為濾嘴材料質量的0. 5% - 2. 5% (1%最佳)，添加混合物時為濾嘴材料質量的3-7% (6%最佳)。所述的醇類是甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、異丙醇、丁醇等中的一種或者是它們的混合物。所述的脂類是乙酸乙酯、丙酸乙酯、三醋酸甘油酯等中一種或者是它們的混合物。所述的無機氧化物是F^O3 · Z7H2O, A1203、ZnO等中一種或者是它們的混合物。采用混合物時的幾種情況用水與醇類混合，混合比例為1 :1 一5 1摩爾比(以2 1最佳);用水與酯類混合，混合比例為1 :1 一6 1摩爾比(以1 :1為最佳);用水、醇、酯混合， 混合比例以1 :1 :1摩爾比。在利用微波對濾嘴進行處理時，微波功率1千瓦一5千瓦，時間1-10分鐘。其中水是比較好的微波吸收材料，在吸收微波后快速蒸發(fā)導致成型的絲束發(fā)生膨脹，形成更多的空隙，使過濾嘴過濾效率增加。有可以使水和其他材料的混合物，其中水和異丙醇的混合物比較好。經(jīng)過以上處理，微波吸收材料在此過程中吸收微波能量發(fā)生物理或者是化學作用，使濾嘴內部的絲束自身結構或絲束排列方式發(fā)生擾動，如采用水、醇類、酯類使醋纖絲束之間增大空隙或相互粘著，采用氧化物使醋纖絲束的表面產(chǎn)生凹凸或熔洞，從而改變?yōu)V嘴的過濾性能，達到選擇性降低某些煙氣有害成分的目的。本發(fā)明的利用微波處理卷煙過濾嘴的方法與采用微波烘干不同，在濾嘴中加入水或其他微波吸收材料，再利用微波能量處理濾嘴使濾嘴內部發(fā)生物理或化學變化。經(jīng)過此方法處理后的濾嘴吸阻略有減少，但由于內部結構的變化，對某些煙氣成分，尤其是煙氣有害性成分具有選擇性過濾作用。經(jīng)過如此處理的濾嘴可以直接作為一元濾嘴使用，也可以作為復合濾嘴中的單元濾嘴參與復合。
具體實施例方式實施例1
成型好的濾嘴放入恒溫恒濕環(huán)境中，溫度40°C，相對濕度70%，平衡時間為48小時。平衡好的濾嘴取出測定其含水量19%左右，將平衡好的濾嘴放入微波裝置中，調節(jié)功率3千瓦，加熱時間4. 5分鐘后取出，測定其吸阻，結果見表1。處理后的濾嘴放入恒溫恒濕箱平衡水分到相應的工藝指標設計值，按正常生產(chǎn)條件存放并進行卷煙生產(chǎn)，并進行相關煙氣分析，結果見表2，結果顯示主流煙氣中苯并[α]芘與對照相比有選擇性降低。實施例2:
濾嘴制造過程的加入增塑劑的工藝環(huán)節(jié)中，在正常添加增塑劑的基礎上，在濾嘴材料中加入濾嘴材料質量5 %的三醋酸甘油酯(或乙酸乙酯、或丙酸乙酯)，隨后進入喇叭口被成型紙包裹，置入微波裝置，固定功率2kw，時間6分鐘，之后的工藝環(huán)節(jié)照舊，得到的濾嘴與普通工藝生產(chǎn)的外觀無差異。實施例3
濾嘴制造過程的加入增塑劑的工藝環(huán)節(jié)中，在正常添加增塑劑的基礎上，在濾嘴材料中加入濾嘴材料質量8%的脂類混合物，脂類混合物為三醋酸甘油酯中與丙酸乙酯，比例為 1 1摩爾比，隨后進入喇叭口被成型紙包裹，置入微波裝置，固定功率3kw，時間3分鐘，之后的工藝環(huán)節(jié)照舊，得到的濾嘴與普通工藝生產(chǎn)的外觀無差異。實施例4:
濾嘴制造過程的加入增塑劑的工藝環(huán)節(jié)中，在濾嘴材料中加入濾嘴材料質量8%的異丙醇(或甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、丁醇中的一種)，隨后進入喇叭口被成型紙包裹， 置入微波裝置，固定功率4kw，時間2分鐘，之后的工藝環(huán)節(jié)照舊，得到的濾嘴與普通工藝生產(chǎn)的外觀無差異。實施例5
濾嘴制造過程的加入增塑劑的工藝環(huán)節(jié)中，在濾嘴材料中加入濾嘴材料質量6%的醇類混合物，即乙二醇、丙三醇和異丙醇的混合物，比例1 :1 :1摩爾比(也可以是甲醇、乙醇、 乙二醇、丙醇、丙三醇、異丙醇、丁醇任意兩種或兩種以上的混合，比例為等比例)，隨后進入喇叭口被成型紙包裹，置入微波裝置，固定功率5kw，時間1分鐘，之后的工藝環(huán)節(jié)照舊，得到的濾嘴與普通工藝生產(chǎn)的外觀無差異。實施例6
濾嘴制造過程的加入增塑劑的工藝環(huán)節(jié)中，在濾嘴材料中加入濾嘴材料質量3%的水與醇類混合物，水與醇類混合物由異丙醇與水混合，混合比例為1 :1 (或至5 :1)摩爾比，隨后進入喇叭口被成型紙包裹，置入微波裝置，固定功率2kw，時間7分鐘，之后的工藝環(huán)節(jié)照舊，得到的濾嘴與普通工藝生產(chǎn)的外觀無差異。實施例7
濾嘴制造過程的加入增塑劑的工藝環(huán)節(jié)中，在濾嘴材料中加入濾嘴材料質量7%的水與脂類混合物，水與脂類混合物由丙酸乙酯與水混合形成的乳液，混合比例為1 :1 (或至6 1)摩爾比，隨后進入喇叭口被成型紙包裹，置入微波裝置，固定功率2kw，時間4分鐘，之后的工藝環(huán)節(jié)照舊，得到的濾嘴與普通工藝生產(chǎn)的外觀無差異。實施例8
在活性炭濾嘴的生產(chǎn)過程中，使用狗203 · Z7H2O代替活性炭添加進濾嘴，加入量為濾嘴材料質量的1%，隨后進入喇叭口被成型紙包裹，置入通過微波裝置，固定功率2kw，時間2分鐘，之后的工藝環(huán)節(jié)照舊，得到的濾嘴與普通工藝生產(chǎn)的外觀無差異。
實施例9
濾嘴制造過程的加入增塑劑的工藝環(huán)節(jié)中，在濾嘴材料中加入濾嘴材料質量5%的水與脂類、醇類混合物，水與脂類、醇類混合物由丙酸乙酯、異丙醇與水混合，混合比例為1 1 :1摩爾比，隨后進入喇叭口被成型紙包裹，置入微波裝置，固定功率4kw，時間2分鐘，之后的工藝環(huán)節(jié)照舊，得到的濾嘴與普通工藝生產(chǎn)的外觀無差異。上述實施例同樣適用于二元復合濾嘴的生產(chǎn)。
表1濾嘴物理分析結果
權利要求
1.一種選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴的制備方法，其特征在于在濾嘴成型過程中或成型后，在濾嘴材料中加入微波吸收材料，水、醇類、酯類、無機氧化物中一種或幾種的混合物，用水的添加量為濾嘴材料質量的6-20%，用醇類的添加量為濾嘴材料質量的5 - 8%， 用酯類的添加量為濾嘴材料質量的5 - 8%，添加無機氧化物時，添加量為濾嘴材料質量的 0. 5% - 2. 5%，添加混合物時為濾嘴材料質量的3-7%。
2.根據(jù)權利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴的制備方法，其特征在于所述的醇類是甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、異丙醇、丁醇中的一種或者是它們的混合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴的制備方法，其特征在于所述的脂類是乙酸乙酯、丙酸乙酯、三醋酸甘油酯中一種或者是它們的混合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴的制備方法，其特征在于所述的無機氧化物是Fe2O3 MH2CKAl2OyZnO中一種或者是它們的混合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴的制備方法，其特征在于用水與醇類混合時，混合比例為1 :1 一 5 :1摩爾比。
6.根據(jù)權利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴的制備方法，其特征在于用水與酯類混合時，混合比例為1 :1 一 6 :1摩爾比。
7.根據(jù)權利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴的制備方法，其特征在于用水、醇、酯混合時，混合比例為1:1 1摩爾比。
8.根據(jù)權利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴的制備方法，其特征在于在利用微波對濾嘴進行處理時，微波功率1千瓦一 5千瓦，時間1-10分鐘。
9.一種用權利要求1所述的選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴的制備方法制備的過濾嘴。
全文摘要
本發(fā)明是一種選擇性降低卷煙煙氣成分的過濾嘴及其制備方法。它是在濾嘴成型過程中或成型后，在濾嘴材料中加入微波吸收材料，水、醇類、酯類、無機氧化物中一種或幾種的混合物，利用微波對濾嘴進行處理。用水的添加量為濾嘴材料質量的6-20%，用醇類的添加量為濾嘴材料質量的5－8%，用酯類的添加量為濾嘴材料質量的5－8%，添加無機氧化物時，添加量為濾嘴材料質量的0.5%－2.5%，添加混合物時為濾嘴材料質量的3-7%。再微波對濾嘴處理，利用微波能量使濾嘴內部的絲束性狀或絲束排列方式發(fā)生擾動，從而改變?yōu)V嘴的過濾性能，達到選擇性降低某些煙氣有害成分的目的。
文檔編號A24D3/14GK102178347SQ20111005374
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權日2011年3月7日
發(fā)明者何沛, 劉志華, 劉春波, 孫志勇, 王昆淼, 繆明明, 陳永寬 申請人:云南煙草科學研究院