專利名稱：一種弱極性卷煙紙質(zhì)濾材及其制備和應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于卷煙過(guò)濾嘴的制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種弱極性紙質(zhì)濾材及其制造，以及在卷煙中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著人們?cè)絹?lái)越關(guān)注吸煙與健康的問(wèn)題，煙草行業(yè)也不斷加大降焦減害材料的開(kāi)發(fā)。利用濾嘴除去煙氣中有害成分是最直接有效、采用最普遍的方法，卷煙濾嘴平均可濾除卷煙煙氣中30% 40%焦油。自1930年第一支帶濾嘴的卷煙誕生以來(lái)，過(guò)濾材料的研究開(kāi)發(fā)一直是煙草行業(yè)研究的重點(diǎn)。紙質(zhì)濾材是應(yīng)用最早的過(guò)濾材料，具有價(jià)格便宜、過(guò)濾效率高和易降解的優(yōu)勢(shì)，但自1951年醋酸纖維濾嘴問(wèn)世以后，由于紙質(zhì)濾材對(duì)卷煙感官質(zhì)量的影響，極大的限制了紙質(zhì)濾材在卷煙中的應(yīng)用，迅速被醋酸纖維濾嘴替代。近年來(lái)許多國(guó)家的過(guò)濾嘴卷煙市場(chǎng)份額急劇增長(zhǎng)，超過(guò)了 90%，甚至接近于100%，但全球范圍內(nèi)，紙質(zhì)濾材卷煙僅有產(chǎn)量很小的一兩個(gè)品牌在生產(chǎn)，產(chǎn)量在帶濾嘴的卷煙中幾乎可以忽略不計(jì)。隨著煙草行業(yè)對(duì)減害降焦的不斷重視，由于紙質(zhì)濾材特有的高過(guò)濾性能，在全球煙草行業(yè)又重新掀起了紙質(zhì)濾材的研究熱潮。Philips Morris、Willianmson、英美煙草公司等對(duì)采用紙質(zhì)濾材和醋酸纖維濾材的卷煙進(jìn)行了大量煙氣對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)紙質(zhì)濾材對(duì)部分半揮發(fā)性成分，比如，丙烯醛、苯酚等的截留效率較低，對(duì)水分吸附較高。而醋酸纖維濾嘴去除半揮發(fā)性化合物的效果要比去除低揮發(fā)性化合物的效果高。現(xiàn)在普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為正是由于紙濾嘴與醋酸纖維濾嘴吸附的差異，造成了紙質(zhì)濾材卷煙不良的吸味，這也是限制紙質(zhì)濾材在卷煙中應(yīng)用的關(guān)鍵因素。將紙質(zhì)濾材制備的濾棒與醋酸纖維濾棒結(jié)合制備復(fù)合濾棒能顯著的改善濾棒的外觀，但對(duì)吸味的改善很微弱。中國(guó)專利CN200620020835、CN200620020834和 CN200720086952分別介紹了紙與醋纖二元復(fù)合濾棒的制備方法、紙加活性炭與醋纖二元復(fù)合濾棒的制備方法，和由再生紙與溝槽醋酸纖維濾棒進(jìn)行復(fù)合的濾嘴棒的制備，這些專利的目的是紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒的成型制備和進(jìn)一步提高紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒的降焦性能。但是，這些專利沒(méi)有涉及紙質(zhì)濾材卷煙吸味的改善。通過(guò)對(duì)紙質(zhì)濾材制備方法的改變、纖維組成的變化或進(jìn)行修飾是有可能改善紙質(zhì)濾材卷煙吸味的途徑。中國(guó)專利CN200510024998介紹了一種干法紙卷煙濾棒及其制備的方法，但沒(méi)有涉及干法紙對(duì)卷煙吸味的影響的評(píng)價(jià)?？紤]到醋酸纖維濾棒生產(chǎn)中廢濾棒的利用，專利CN200710098076和CN200710098075介紹了一種含醋酸纖維紙的制造技術(shù)及相應(yīng)的卷煙用濾嘴棒的制造技術(shù)，這些專利仍然只是涉及紙質(zhì)濾材降焦性能的評(píng)價(jià)，沒(méi)有涉及對(duì)卷煙吸味影響的評(píng)價(jià)。通過(guò)紙質(zhì)濾材卷煙與醋酸纖維濾材卷煙煙氣成分的分析比較，對(duì)紙質(zhì)濾材進(jìn)行修飾，試圖通過(guò)選擇性的降低紙質(zhì)濾材卷煙煙氣中的酚類、醛類等物質(zhì)，使紙質(zhì)濾材卷煙的煙氣更加接近醋酸纖維濾材卷煙的煙氣成分，從而改善紙質(zhì)濾材卷煙的吸味。專利 CN200810107510和CN200810143462通過(guò)用氨基化合物涂布紙質(zhì)濾材來(lái)降低卷煙煙氣中醛類物質(zhì)和醛類物質(zhì)；專利CN2007101擬692和專利CN201010279574分別通過(guò)含氟表面活性劑涂布紙質(zhì)濾材和采用含胺類化合物官能化的醋酸纖維的紙質(zhì)濾材顯著降低了卷煙煙氣中的苯酚等；專利CN20101(^83619通過(guò)離子液體修飾紙質(zhì)濾材降低了卷煙煙氣中的氫氰酸；專利CN201010200267通過(guò)聚乙二醇、乙酰丙酸、三甘醇二乙酸酯等化合物涂布成型紙， 降低了卷煙煙氣中苯酚、NH3的釋放量。這些研究針對(duì)卷煙煙氣中不同種類的有害物質(zhì)，進(jìn)行了選擇性降低的研究，部分改善了卷煙吸味，但新添加的物質(zhì)往往又造成對(duì)卷煙感官質(zhì)量的新影響。卷煙煙氣是不斷變化的極復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)的混合物，卷煙感官質(zhì)量是在這個(gè)復(fù)雜體系里的復(fù)雜化合物共同作用的結(jié)果，并且并不是煙氣組分中單一化合物含量越大對(duì)感官質(zhì)量的貢獻(xiàn)也越大，以通過(guò)單一的增加或減少紙質(zhì)濾材卷煙煙氣中的某些成分是難以從根本上改善紙質(zhì)濾材卷煙感官質(zhì)量的。卷煙煙氣是氣相、蒸汽、半揮發(fā)相和粒相組成的復(fù)雜體系，卷煙濾嘴材料主要是通過(guò)機(jī)械攔截和吸附兩種途徑影響卷煙煙氣。卷煙濾嘴的攔截過(guò)濾機(jī)制主要有直接攔截過(guò)濾機(jī)制，慣性碰撞過(guò)濾機(jī)制和擴(kuò)散沉積過(guò)濾機(jī)制，其中最普遍是直接攔截。紙質(zhì)濾材與醋酸纖維濾材相比，除了具有相似的對(duì)煙氣粒相物產(chǎn)生機(jī)械截留的特性外，還具有特殊的過(guò)濾機(jī)理，由于紙質(zhì)濾材纖維間存在因填充密度不同而形成的細(xì)微通道，在抽吸時(shí)產(chǎn)生不同的壓降，增加了煙氣粒子橫向擴(kuò)散而被截留的幾率。除了卷煙濾嘴材料對(duì)卷煙煙氣的機(jī)械截留外，卷煙煙氣成分與過(guò)濾材料之間還存在分子間作用力形成的吸附，吸附力是多種力的復(fù)雜組合，其中最常起作用的是范德華(Van derffaals)引力和偶極作用力，當(dāng)吸附劑與被吸附物都具有某種程度的極性時(shí)，偶極作用力是構(gòu)成吸附力的主要部分。影響卷煙感官質(zhì)量主要組分是卷煙煙氣中有機(jī)化合物，在有機(jī)化合物中，除少數(shù)為非極性分子外，大多數(shù)是具有極性的，因此吸附過(guò)濾材料的極性對(duì)卷煙煙氣的過(guò)濾性能有顯著的影響，進(jìn)而顯著影響卷煙感官質(zhì)量。本發(fā)明通過(guò)對(duì)卷煙煙氣整體特征進(jìn)行分析，首次從卷煙煙氣整體平衡的角度出發(fā)，通過(guò)調(diào)節(jié)紙質(zhì)濾材的極性，使紙質(zhì)濾材的極性接近醋酸纖維的極性，從而從根本上解決了紙質(zhì)濾材對(duì)卷煙感官質(zhì)量的不良影響，為紙質(zhì)濾材在卷煙上的工業(yè)化應(yīng)用提供了極其重要的技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種卷煙濾棒用的紙質(zhì)材料，顯著改善紙質(zhì)濾材對(duì)卷煙感
官質(zhì)量的影響。本發(fā)明的另一目的旨在提供上述卷煙濾棒用紙質(zhì)材料簡(jiǎn)單實(shí)用的制備方法。本發(fā)明還有一目的在于提供上述卷煙濾棒用紙質(zhì)材料制成的卷煙濾棒的應(yīng)用。本發(fā)明是通過(guò)以下實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的。一種弱極性卷煙紙質(zhì)濾材含有木漿纖維和麻漿纖維中的一種或兩種，弱極性的化學(xué)纖維和極性調(diào)節(jié)助劑。所述的弱極性化學(xué)纖維包括聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚苯乙烯纖維和聚酯纖維中的一種或幾種。所述的弱極性化學(xué)纖維在紙質(zhì)濾材中重量含量為2 50%，優(yōu)選為10 30%。
4
所述的極性調(diào)節(jié)助劑為乙二胺、二亞乙基二胺、三亞乙基四胺、聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷、聚乙烯亞胺、乙二醛、丙二醛、雙醛淀粉、戊二醛、十二烷基苯磺酸鈉和聚乙二醇辛基苯基醚中的一種或幾種。所沭的極件調(diào)節(jié)助劑的用量為絕干漿的0. 1 3%。(絕干漿即纖維含量為100%, 不含仵何水分的漿料)所述的弱極性卷煙紙質(zhì)濾材的制備方法選取木漿纖維和麻漿纖維中的一種或兩種，與弱極性化學(xué)纖維混合，混合纖維經(jīng)疏解、盤磨打漿后，在漿料里添加極性調(diào)節(jié)助劑，采用濕法制紙，得到紙質(zhì)濾材。所述的弱極性卷煙紙質(zhì)濾材的應(yīng)用方法，是將所述的紙質(zhì)濾材通過(guò)成型制成紙質(zhì)濾棒應(yīng)用于卷煙，或進(jìn)一步將所述的紙質(zhì)濾材成型的紙質(zhì)濾棒與醋酸纖維濾棒、聚丙烯纖維濾棒復(fù)合成型為復(fù)合濾棒應(yīng)用于卷煙。本發(fā)明的有益效果為通過(guò)制備弱極性紙質(zhì)濾材，進(jìn)而制備的紙質(zhì)濾棒，在保持紙質(zhì)濾材對(duì)焦油的高過(guò)濾性能的基礎(chǔ)上，能顯著改善普通紙質(zhì)濾材對(duì)卷煙感官質(zhì)量的影響， 極大地提高了紙質(zhì)濾材在卷煙中的適用性，尤其是在低焦油卷煙中的適用性。本方法效果明顯、穩(wěn)定，工藝路線成熟，具有極高的工業(yè)化實(shí)現(xiàn)性。


圖1為純木漿纖維紙、醋酸纖維和弱極性紙質(zhì)濾材的動(dòng)態(tài)總表面能(Y s)比較圖。從圖中可以看出，純木漿纖維紙?jiān)?. 609秒就達(dá)到了極高的峰值4003. 888mN/m, 弱極性紙質(zhì)濾材和醋酸纖維在相近的時(shí)間，分別是4. 828秒和4. 844秒，達(dá)到了相近的峰值，分別是116. 258和92. 401mN/m。結(jié)果說(shuō)明，采用本發(fā)明的方法得到了弱極性紙質(zhì)濾材。
具體實(shí)施例方式以下的實(shí)施過(guò)程及實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例1將木漿纖維和聚丙烯纖維混合，聚丙烯纖維占總重量的20%，混合纖維經(jīng)疏解、盤磨打漿后，在漿料里添加絕干漿重量的聚乙烯亞胺，采用濕法制紙，得到克重為35g/m2 的紙質(zhì)濾材原紙。將得到的弱極性紙質(zhì)濾材經(jīng)分切、壓紋后，成型制備卷煙紙質(zhì)濾棒，進(jìn)而卷接制備卷煙。對(duì)弱極性紙質(zhì)濾材卷煙進(jìn)行煙氣分析和卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照醋酸纖維濾棒卷煙比較，焦油明顯降低，卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)基本一致；與對(duì)照純木漿紙質(zhì)濾材卷煙相比，焦油水平基本一致，但卷煙感官質(zhì)量明顯得到改善。實(shí)施例2將木漿纖維和聚乙烯纖維分別疏解、盤磨打漿，聚乙烯纖維占總重量的10%，然后將兩種漿料按重量比例混合，在漿料里添加絕干漿重量0. 8%的雙醛淀粉，采用濕法制紙， 得到克重為40g/m2的紙質(zhì)濾材原紙。將得到的弱極性紙質(zhì)濾材經(jīng)分切、壓紋后，成型制備卷煙紙質(zhì)濾棒，將該紙質(zhì)濾棒與醋酸纖維濾棒按長(zhǎng)度10 15的比例進(jìn)行復(fù)合制備成復(fù)合濾棒，進(jìn)而用紙/醋纖復(fù)合濾棒卷接制備卷煙。
對(duì)弱極性紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒卷煙進(jìn)行煙氣分析和卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照醋酸纖維濾棒卷煙比較，焦油明顯降低，卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)基本一致；與對(duì)照純木漿紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒卷煙相比，焦油水平基本一致，但卷煙感官質(zhì)量明顯得到改善。實(shí)施例3將木漿纖維和聚苯乙烯纖維分別疏解、盤磨打漿，聚苯乙烯纖維占總重量的8%， 然后將兩種漿料按重量比例混合，在漿料里添加絕干漿重量0. 7%的十二烷基苯磺酸鈉和 1. 5%的聚乙烯亞胺，采用濕法制紙，得到克重為36g/m2的紙質(zhì)濾材原紙。將得到的弱極性紙質(zhì)濾材經(jīng)分切、壓紋后，成型制備卷煙紙質(zhì)濾棒，將該紙質(zhì)濾棒與醋酸纖維濾棒按長(zhǎng)度10 15的比例進(jìn)行復(fù)合制備成復(fù)合濾棒，進(jìn)而用紙/醋纖復(fù)合濾棒卷接制備卷煙。對(duì)弱極性紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒卷煙進(jìn)行煙氣分析和卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照醋酸纖維濾棒卷煙比較，焦油明顯降低，卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)基本一致；與對(duì)照純木漿紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒卷煙相比，焦油水平基本一致，但卷煙感官質(zhì)量明顯得到改善。實(shí)施例4將木漿纖維和聚酯纖維分別疏解、盤磨打漿，聚酯纖維占總重量的30 %，然后將兩種漿料按重量比例混合，在漿料里添加絕干漿重量0. 5 %的聚乙二醇辛基苯基醚和1 %的聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷，采用濕法制紙，得到克重為32g/m2的紙質(zhì)濾材原紙。將得到的弱極性紙質(zhì)濾材經(jīng)分切、壓紋后，成型制備卷煙紙質(zhì)濾棒，將該紙質(zhì)濾棒與醋酸纖維濾棒按長(zhǎng)度10 15的比例進(jìn)行復(fù)合制備成復(fù)合濾棒，進(jìn)而用紙/醋纖復(fù)合濾棒卷接制備卷煙。對(duì)弱極性紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒卷煙進(jìn)行煙氣分析和卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照醋酸纖維濾棒卷煙比較，焦油明顯降低，卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)基本一致；與對(duì)照純木漿紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒卷煙相比，焦油水平基本一致，但卷煙感官質(zhì)量明顯得到改善。實(shí)施例5將木漿纖維和聚酯纖維、聚丙烯纖維、聚苯乙烯纖維和聚乙烯纖維混合，聚酯纖維、聚丙烯纖維、聚苯乙烯纖維和聚乙烯纖維分別占總重量的4^^4^^6%和6%，混合纖維經(jīng)疏解、盤磨后，在漿料里添加絕干漿重量0.6%的十二烷基苯磺酸鈉和1. 的三亞乙基四胺，采用濕法制紙，得到克重為40g/m2的紙質(zhì)濾材原紙。將得到的弱極性紙質(zhì)濾材經(jīng)分切、壓紋后，成型制備卷煙紙質(zhì)濾棒，將該紙質(zhì)濾棒與醋酸纖維濾棒按長(zhǎng)度10 15的比例進(jìn)行復(fù)合制備成復(fù)合濾棒，進(jìn)而用紙/醋纖復(fù)合濾棒卷接制備卷煙。對(duì)弱極性紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒卷煙進(jìn)行煙氣分析和卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照醋酸纖維濾棒卷煙比較，焦油明顯降低，卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)基本一致；與對(duì)照純木漿紙質(zhì)濾材復(fù)合濾棒卷煙相比，焦油水平基本一致，但卷煙感官質(zhì)量明顯得到改善。由上述實(shí)施例得到的卷煙，卷煙樣品說(shuō)明見(jiàn)表1，卷煙煙氣分析和專業(yè)卷煙感官質(zhì)量評(píng)吸評(píng)價(jià)后，結(jié)果分別見(jiàn)表2和表3 表1卷煙樣品說(shuō)明
權(quán)利要求
1.一種弱極性卷煙紙質(zhì)濾材，其特征在于，該紙質(zhì)濾材含有木漿纖維和麻漿纖維中的一種或兩種，弱極性的化學(xué)纖維和極性調(diào)節(jié)助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種弱極性卷煙紙質(zhì)濾材，其特征在于，所述的弱極性化學(xué)纖維包括聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚苯乙烯纖維和聚酯纖維中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種弱極性卷煙紙質(zhì)濾材，其特征在于，所述的弱極性化學(xué)纖維在紙質(zhì)濾材中重量含量為2 50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種弱極性卷煙紙質(zhì)濾材，其特征在于，所述的弱極性化學(xué)纖維在紙質(zhì)濾材中重量含量為10 30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種弱極性卷煙紙質(zhì)濾材，其特征在于，所述的極性調(diào)節(jié)助劑為乙二胺、二亞乙基二胺、三亞乙基四胺、聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷、聚乙烯亞胺、乙二醛、 丙二醛、雙醛淀粉、戊二醛、十二烷基苯磺酸鈉和聚乙二醇辛基苯基醚中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種弱極性卷煙紙質(zhì)濾材，其特征在于，所述的極性調(diào)節(jié)助劑的用量為絕干漿的0. 1 3%。
7.權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的弱極性卷煙紙質(zhì)濾材的制備方法，其特征在于，選取木漿纖維和麻漿纖維中的一種或兩種，與弱極性化學(xué)纖維混合，混合纖維經(jīng)疏解、盤磨打漿后，在漿料里添加極性調(diào)節(jié)助劑，采用濕法制紙，得到紙質(zhì)濾材。
8.權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的弱極性卷煙紙質(zhì)濾材的應(yīng)用方法，其特征在于，將所述的紙質(zhì)濾材通過(guò)成型制成紙質(zhì)濾棒應(yīng)用于卷煙，或進(jìn)一步將所述的紙質(zhì)濾材成型的紙質(zhì)濾棒與醋酸纖維濾棒、聚丙烯纖維濾棒復(fù)合成型為復(fù)合濾棒應(yīng)用于卷煙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種弱極性紙質(zhì)濾材及其制備和應(yīng)用，屬于卷煙過(guò)濾棒的制備技術(shù)領(lǐng)域。該紙質(zhì)濾材中含有2～50％的弱極性化學(xué)纖維和0.1～3％的極性調(diào)節(jié)助劑，其余為木漿纖維、麻漿纖維等天然植物纖維。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)降低卷煙紙質(zhì)濾材整體的極性，顯著改善了紙質(zhì)濾材卷煙的吸味，并且該方法工藝可靠性高，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)A24D3/08GK102273732SQ201110149439
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者劉建福, 劉金云, 姚舜, 李克, 王詩(shī)太, 范紅梅, 譚新良, 譚海風(fēng), 金勇 申請(qǐng)人:湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司