專利名稱：香煙過濾嘴及生產(chǎn)該香煙過濾嘴的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種香煙過濾嘴，它可確保有效地去除香煙煙霧中的有害成份，并具有令人滿意的煙氣質(zhì)量(香味、吸味、可吸性)，同時，它具有適當?shù)膲毫?吸阻)、硬度及均勻的橫截面，本發(fā)明還涉及生產(chǎn)該種香煙過濾嘴的方法，并涉及帶有該過濾嘴的香煙。
因為過濾嘴可以從香煙煙霧中除去焦油并能確保令人滿意的煙氣質(zhì)量，因此，我們通常使用由帶有增塑劑如三醋精的醋酸纖維素束塑成的過濾棒。該過濾嘴具有合適的壓力降及滿意的橫截面，并且，在這種過濾嘴中，單絲纖維是通過增塑劑部分地熔合在一起而塑成的，因此，該過濾嘴適宜的硬度可以滿足需要。然而，由于同樣的原因，當該種過濾嘴在抽完扔掉后，它需要很長的時間才會在環(huán)境中自行分解，因此，這就增加了對環(huán)境的污染。
同時，也有用木漿片制成的皺紋紙卷成的香煙過濾嘴及用再生的纖維束制成的過濾嘴。它們與具有醋酸纖維素的過濾嘴相比，這些過濾嘴的濕解性要稍微好一點，因此它們降低了對環(huán)境的污染。然而，在這些過濾嘴中，不僅喪失了香煙煙霧的香味及可吸性，而且香煙過濾嘴必需具有的去除酚的能力也幾乎喪盡。
另外，按照常規(guī)生產(chǎn)工，包括對片材皺紋和/或壓紋，并由這些材料卷成一個圓柱形的過濾嘴，而這種過濾嘴的適宜的壓力降，能滿足吸煙者的需要的適宜硬度及其橫截面的均勻度也很難同時兼具。舉例說明，例如由醋酸纖維素束制成的過濾嘴，它的硬度可用加入其中的增塑劑或特殊粘接劑來改變，或者用改變纖維橫截面的結構的方式來改變。而這種過濾嘴的壓力降是很容易通過在起皺或壓紋過程中調(diào)節(jié)皺紋或壓紋的深度來控制的，然而，在適當?shù)姆秶鷥?nèi)對壓力降的調(diào)整就會導致過濾嘴的結構粗糙，并使得硬度降低及橫截面不均勻。因此，很難獲得令人滿意的過濾嘴。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有適宜的壓力降和硬度，并且其橫截面結構高度均勻的香煙過濾嘴，生產(chǎn)該過濾嘴的方法和用該過濾嘴生產(chǎn)出的香煙。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可從香煙煙霧中得到令人滿意的香味、吸味及可吸性的，并能有效地去除香煙煙霧中的有害成份的香煙過濾嘴，生產(chǎn)該過濾嘴的方法和用該過濾嘴生產(chǎn)出的香煙。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有高濕解性的香煙過濾嘴，這樣可以減少它對環(huán)境的污染，生產(chǎn)該過濾嘴的方法和用該過濾嘴生產(chǎn)出的香煙。
本發(fā)明的再一個目的是提供用簡單和容易的方法高效地生產(chǎn)出上述的這種具有良好特征的香煙過濾嘴的方法。
為了完成上述目的，本發(fā)明的發(fā)明者作了深入的研究，結果發(fā)現(xiàn)包括纖維素酯的片材的特征與用該片材制成過濾嘴的條件兩者選擇性的結合，就制出了可從香煙煙霧中獲得令人滿意的煙氣質(zhì)量及有效地去除其有害成份的香煙過濾嘴，并且該過濾嘴還具有適宜的壓力降，較高的硬度和小的橫截面多孔率。本發(fā)明也是基于上面的發(fā)現(xiàn)而完成的。
因此，本發(fā)明的香煙過濾嘴是一咱由皺壓或壓紋的片狀材料卷制而成的柱狀香煙過濾嘴，其中片狀材料具有網(wǎng)狀結構并含有纖維素酯組份，該過濾嘴在其圓周長為24.5±0.2mm，長度為10±0.2cm的條件下，它的壓力降為200至500mm水柱，硬度不低于88％，橫截面的多孔率不大于2％。
纖維素酯成份的數(shù)量不得低于片狀材料總數(shù)量(以重量計算)的20％。用下面公式表示的包裝密度在0.15至0.20(g/cm3)范圍內(nèi)D＝F/(S×L)其中D表示片狀材料的包裝密度(g/cm3)，F(xiàn)表示片狀材料的堆放量或填充量(g)，S表示過濾嘴的橫截面積，及L代表過濾嘴的長度。
過濾嘴的圓周長約為17至27mm。實際上，纖維素酯組份至少從下列組中選擇其中的一個(1)一種纖維素酯纖維或顆粒，(2)一種纖化的纖維素酯纖維，和(3)由非酯化纖維素基質(zhì)和一種纖維素酯組成的纖維或顆粒。纖維或顆粒(3)可以是一種具有芯及環(huán)繞芯的外層的纖維或顆粒，其中外層含有纖維素酯，芯為非酯化纖維素。纖維或顆粒(3)可為以下兩種情況(a)由纖維狀或顆粒狀的纖維素和纖維素酯組成的涂層纖維素，其中纖維素酯涂在纖維狀纖維素或顆粒狀纖維素的表面上，或(b)從天然纖維素或再生纖維素纖維或顆粒中衍生出來的纖維狀或顆粒狀纖維素的衍生物，其中通過對纖維或顆粒表面進行酯化作用，形成了表層的酯化部分和芯部的非酯化部分。實際上，該纖維素酯是一種短纖維。
片狀材料可由纖維素酯成份和打漿組成。另外，該過濾嘴可在接觸水時降解。
按照本發(fā)明的生產(chǎn)方法，含有纖維酯成份的片狀材料被皺壓和/或壓紋并卷成棒狀，這樣，在所制得的過濾嘴的圓周長為24.5±0.2mm，長度為10±0.2cm的條件下，該過濾嘴的壓力為200至500mm水柱，其硬度不低于88％，橫截面的多孔率不大于2％。該方法包括一個實施例，即具有網(wǎng)狀結構的片材在溫度不低于100℃的條件下，用一個輥子進行皺壓和/可壓紋，并將皺壓過和/或壓紋過的片材卷成其包裝密度(填充密度)為0.15至0.20g/cm3的棒狀，其中，材料由具有纖維酯成份的短纖維和打漿組成，材料的基重為10到60g/m2密度為0.25至0.45g/cm3。
用上面所述的香煙過濾嘴來制成本發(fā)明的香煙。
我們應該理解，在本說明書中所用的“纖維素酯成份”這個詞的含義除了纖維素酯外，還包括表面的絕大部分涂有纖維素酯或者由纖維素酯組成的顆?；蚶w維。
術語“壓力降”、“硬度”和“截面多孔率”分別為用以下方式測定的數(shù)據(jù)。
“壓力降”是在由FiltronCO.，Ltd制造的自動檢測裝置FTS300上用密封的方法來測定的數(shù)值。即，壓力降是在氣流通過過濾嘴的速率為17.5毫升/秒的條件下，以水柱為單位(mm水柱)來表示的過濾嘴的壓力損失。
“硬度”(％)是用由FiltronaCo.，Ltd制造的自動硬度測試儀AHT400來測定的數(shù)值(％)，即在預定的條件下，把凈重為300g的重量加載到一根過濾嘴上，以此來測定其壓縮量，硬度按下列公式計算硬度(％)＝(B/A)×100其中A表示在加載重量前過濾嘴的直徑，B表示在加載重量后過濾嘴的直徑“橫截面的多孔率”把長度為15mm的一根過濾嘴用一張黑紙包裹起來，以防止受外界光線的影響，然后，用亮度級為7(42×104Lux)的光從過濾嘴的一端照射該過濾嘴。這種照射是用裝在光設備(由Kenkoco.，Ltd·Japan制造出的KPS-100R)中的光導來擬行的，其中光設備緊靠在過濾嘴的一個端面。光穿過過濾嘴而在過濾嘴的另一端所形成的光和影的圖象，被傳送到用于圖象處理的光通量儀上，光通量儀具有256個刻度。光通量的刻度不小于90的部分被定義為一個孔，橫截面的多孔率是用總表面積上的孔的百分比來決定的。
本發(fā)明中所用的纖維素酯包括醋酸纖維素，丙酸纖維素，丁酸纖維素和其它有機酸的酯；還包括硝酸纖維素，硫酸纖維素，磷酸纖維素和其它無機酸的酯；它還包括乙酸-丙酸纖維，乙酸-丁酸纖維素、乙酸-鄰苯二甲酸纖維素，乙酸-硝酸纖維素及其它混合酸的酯；并且它還包括聚己酸內(nèi)酯嫁接的醋酸纖維素和其它的纖維素酯的衍生物。這些纖維素酯可以單獨使用；也可以結合在一起使用。
因為，纖維素酯的平均取代度通常是在約為1至3的范圍內(nèi)，所以，使用平均取度約為1至2.15，最好為1.1至2.0的纖維素酯可以提高其生物降解性，由此可減輕對環(huán)境的污染，正如日本公開申請第76632/1995(JP-A-7-76632)所指出的那樣。
纖維素酯的最佳實例包括有機酸酯(例如有2至4個碳原子有機酸的酯)，在有機酸酯中，醋酸纖維素特別理想。該醋酸纖維素的平均取代度最好是在約為1.5至3(如約為2至3)的范圍內(nèi)。
順便說一下，所用的纖維素纖維或顆粒至少它的表面或表層含有纖維素酯(如平均替代度約為1.5至3的醋酸纖維素)，這樣可以得到良好的過濾性，例如具有令人滿意的煙氣質(zhì)量(吸味、香味和可吸性)并可有效地除去焦油，即使整個取代度低于上述范圍時也是如此。這種纖維素纖維或顆粒的例子包括其表面被酯化的酯化纖維素制品(如一種從天然或再生纖維素中衍生出來的纖維狀的或顆粒狀的纖維素，它的表面被有機酸或有機酸酐(例如有2至4個碳原子的有機酸或有機酸酐)或無機酸酯化，及用纖維素酯包覆的被包覆制品(如纖維狀或顆粒狀的纖維素包括如木漿這樣的纖維狀或顆粒狀的纖維素，其中，它的表面涂有纖維素酯)等。這種纖維素衍生物和被包覆的纖維素包含芯部，每個芯部均由未酯化的纖維素組成，這樣，就可提高它們的生物降解性。
附帶說一下，基質(zhì)為非酯化的纖維素(例如天然纖維素或再生纖維素)的纖維或顆粒和纖維素酯可以使用，因為它具有高的生物降解性。這種纖維或顆粒包括上述的纖維或顆粒，但并不限于此，其中至少它的表面或表層包括纖維素酯。在這種纖維或顆粒中，纖維素酯并不只留在表面，或表層。
纖維素酯成份的形狀(結構)并沒有特殊限定，它可以是顆粒(如粉末)或纖維。最好的纖維素酯成份至少由一種纖維素酯纖維組成。例如，這種纖維素酯纖維包含(i)一種用常規(guī)的紡絲生產(chǎn)技術得到的纖維狀的纖維素酯(ii)一種原纖化纖維素酯纖維(如，它的平均直徑15至250μm，最好約為20至200μm，約為30至150μm更好，并且BET(Brunaue Emmet Tellar方程)此表面積為0.5至4.5m2/g，最好約為0.5至4m2/g(如約為1至3m2/g)，0.7-3.8m2/g(如0.7～3.5m2/g)更好，該纖維素是通過把纖維素酯溶液從噴嘴中擠入到纖維素酯的凝固劑中，并且凝固的同時在擠出物上作用剪切力的方式而得到的，正如日本專利申請第282584/1994所述的那樣，(iii)一種其表面被酯化的纖維素纖維(例如，如日本專利申請第280053/1994中描述的那樣，它是從天然纖維或再生纖維中衍生出來的纖維狀纖維素的衍生物，它的表面被一種有機酸或一種有機酸酐酯化)，(iv)一種涂有纖維素酯的包覆纖維(如被包覆纖維的纖維狀纖維素為涂有纖維素酯的木漿，正如日本專利申請第254557/1994所描述的那樣)和類似物。纖維素衍生物如酯化纖維；總的來說，它的平均取代度不大于1.5(如約0.01至1.5)最好約為0.02至1.2，約為0.05至0.5更好。而包覆纖維素(如包覆的纖維素纖維)可涂有不少于重量的0.1％的纖維素酯(如約為重量的0.1至50％)，最好不少于重量的1％(如約為重量的1至30％)，當然不少于被包覆物總重量的3％更好(如約為3％至15％)。包覆的纖維素通常是涂有占重量的0.5至15％的纖維素酯，最好是約占被包覆纖維素總重量的1至12％。
這些纖維素酯成份可以單獨使用，也可以結合在一起使用，例如，可以為一種顆粒狀的纖維素酯和一種纖維狀纖維素酯的結合，或者是不同種類的纖維素酯纖維的結合。
為了生產(chǎn)出具有良好性能的片狀材料，最好使用下列纖維狀的物質(zhì)(i)用紡絲的方法得到的纖維素酯纖維，(ii)原纖化纖維素酯纖維，(iii)被酯化的纖維和(iv涂有纖維素酯的纖維。從改善或提高材料的濕分解性的角度出發(fā)，纖維素酯成份的種類為纖維素酯的短纖維，(ii)原纖化纖維素酯纖維，(iii)被酯化纖維素纖維和(iv)涂有纖維素酯的纖維比較理想。
纖維素酯纖維，尤其是纖維素酯短纖維，能很好地用于制成含有纖維素酯的片狀材料。
纖維素酯纖維的長度只要在不破壞其成網(wǎng)性的前提下，沒有作特殊的限定。若片材用普通的濕法成網(wǎng)工藝進行生產(chǎn)，或者為了提高它在環(huán)境中的分解性，纖維的平均長度約為1至10mm，最好約為2至8mm。實際上使用長度約為3至7mm的纖維。若纖維長度太短，那么，制造這種短纖維的造價就會增大，同時片材的強度就會下降，這樣，在包卷過程中可能發(fā)生如片材斷開這樣的問題。與此相反，如果使用具有很長纖維長度的纖維，那么該纖維在水中的分散性就會下降，因此，片材很難用濕網(wǎng)成型法制出，并且它在環(huán)境中不能得到令人滿意的分解效果。
纖維素酯纖維的纖度可約為1至10旦尼爾，最好約為2至8旦尼爾(如2-7旦尼爾)，約為3至6旦尼爾更好。纖度小于1旦尼爾的纖維需要采用特殊的紡絲工藝進行加工，用一般的方法很難制出。另一方面，若纖度大于10旦尼爾，過濾效果將會下降，并且片材的強度會變得極低，因此這種材料很難卷成一卷，其結果是降低了過濾嘴橫截面的均勻性。
纖維素酯纖維可以是皺縮或不皺縮的纖維但是，為了提高成網(wǎng)性、濕分解性或分散性，最好使用不皺縮纖維。
纖維素酯纖維的橫截面的結構并未作特殊的限定，例如，它可為圓形、橢圓形、多邊形如三角形和其它改進形或無規(guī)則形的橫截面。使用具有改進形橫截面的纖維素酯纖維可有效地改進過濾嘴的透氣性(參見日本專利申請第292149/1994)。在具有改進型橫截面的纖維素酯纖維中，纖維橫截面的外接圓直徑D1與其內(nèi)接圓直徑D2的比R在不小于2的范圍內(nèi)，較好約為2.2至6，約2.3至5更好，最好約為3至5。使用具有這種橫截面的纖維，即使在過濾嘴的壓力降(吸阻)低的情況下，該過濾嘴仍具有高的硬度及良好的過濾性。具有改進型橫截面的纖維素酯纖維的橫截面可為X-，Y-，H-，R-，I-，或其它形狀中的任何一種。在它們中，最好使用X-，Y-，H-或I-形結構的纖維，其中以Y-形結構最為理想。
片狀形狀的香煙過濾嘴材料可僅包含纖維素酯成份，它的比例限定在不使煙氣質(zhì)量下降及煙氣過濾性降低的范圍內(nèi)，并且該材料的結構為網(wǎng)狀結構。例如，纖維素酯的比例不得少于重量的20％(如約為重量的30％至100％)，最好不少于重量的40％(如約為45％至100％)，不少于片狀材料總重量的50％更好(如約為50％至100％)。同時，纖維素酯的顆?；蚶w維(短纖維)在自粘性及成網(wǎng)性方面存在著不足，因此，若僅用這種纖維素酯纖維或顆粒作為過濾材料的話，很難得到具有優(yōu)良品質(zhì)的片狀材料。在這種情況下，最好能在纖維素酯成份中加入打漿和/或粘接劑(如粘接劑含有天然或人造樹脂)來制片材。在最佳實例中，纖維素酯成份(最好為纖維素酯短纖維)實質(zhì)上至少與一種打漿進行混合成網(wǎng)。
應該理解在本說明書中所用的“打漿”這個詞的含義，它包含由天然纖維素纖維如木漿、棉、大麻組成的漿，以及用合成樹脂制成的漿，每一種漿均用普通的打漿機或粉碎機進行打漿。作為打漿，通常使用一般的加工工藝如硫化法、牛皮紙法或其它加工方法，從軟木或硬木中得到木漿。打漿是通過錘打使之成為原纖維，以使其具有或產(chǎn)生造紙性。
錘打的程度可在有利于纖維素酯成份(如纖維素酯纖維)和打漿的成網(wǎng)性的范圍內(nèi)進行選擇，例如Shop-per-Riegler打漿度約在10至90°SR的范圍內(nèi)(如約為20至90°SR)，約為20至80°SR較好，約為25至75°SR(如約30至70°SR)更好。實際上，使用Sch-opper-Riegler打漿度約為30至60°SR的打漿。若錘打的程度太低，纖維素酯成份(如纖維素酯的短纖維)就不能充分地纏結或交織在一起，以致它們很難被粘附在一起，結果會降低片材的強度。另一方面，若錘打的程度很高的話，組份(纖維)間的粘著力及粘附性就會很大，這樣，就會降低材料的分解性。
纖維素酯成份(如纖維素短纖維)與打漿的比例可以在任意范圍內(nèi)進行自由選擇，只要纖維素酯的比例不少于重量的20％(例如，不少于重量的40％較好，不少于重量的50％最好)即可，由此所得過濾嘴具有令人滿意的煙氣質(zhì)量及良好的過濾性。纖維素酯與打漿的比約為90/10至20/80(按重量計)，約為80/20至20/80(按重量計)較好，約為75/25至35/65(按重量計)更好。實際上該比例約為70/30至40/60(按重量計)。實際上所用的纖維素酯成份與打漿的比例約為90/10至40/60(按重量計)，最好約為80/20至40/60(按重量計)，約為70/30至50/50(按重量計)更好。
如果需要的話，可用微原纖維素(如它是一種纖維直徑不大于2μm，纖維長度在50至1000μm之內(nèi)的微原纖維)替代打漿，或?qū)⑺c打漿一起加入到材料中去。微原纖維素的量約占過濾嘴總重量(以重量計)0.1至10％(參見日本專利申請第239402/1994)。使用微原纖維素可提高顆粒纖維或纖維狀纖維粘著性、材料的造紙性(成網(wǎng)性)，并由此可改進紙的強度。
如果需要的話，可在片狀材料的生產(chǎn)中，加入天然或合成樹脂粘接劑。特別是，當纖維素酯顆?；蚶w維(如短纖維)的含量較高或當使用干法成網(wǎng)工藝，以無紡形式來生產(chǎn)片材時，有時需要加入一定量的粘接劑。可使用不損害人體健康、不損壞煙氣的香味、吸味和可吸性和不降低材料的分解性的多種類型的粘接劑。這些粘接劑的例子包括屬于食品添加劑中無味的那些粘接劑。粘接劑的數(shù)量要盡可能地少，例如它不得超過重量的10％(如約為重量的0.1至10％)，最好它約為材料總重量的0.3至8％(按重量計)。
粘接劑可為不溶性粘接劑或微溶于水的粘接劑(如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物，乙烯丙烯酸乙酯共聚物和其它烯烴的聚合物，烯烴聚合物、苯乙烯聚合物、聚酯、聚酰胺等)依濕分解性和分散性的需要，使用水溶性粘接劑更好。下面提到了水溶性粘接劑，例如天然粘接劑如淀粉、改性淀粉、可溶性淀粉、葡聚糖、阿拉伯樹膠、藻朊酸鈉、干酪和明膠；纖維素的衍生物如羧甲基纖維素，羥乙基纖維素，乙基纖維素、水溶性醋酸纖維素及類似物；及合成樹脂粘接劑如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水溶性丙烯樹脂等。這些水溶性的粘接劑可單獨使用也可結合在一起使用。
所用的粘接劑可為液態(tài)如一種溶液或一種分散體，也可為顆粒。順便說一下，即使在對材料的濕分解性有要求的情況下，使用少量的不溶于水的粘接劑也不會影響材料的分解性。同樣，在不破壞香煙煙氣的香味、吸味和可吸性的條件下，也可使用帶有氣味或嗅味的粘接劑。另外，即使在對材料的分解性或分散性有要求的情況下，在不破壞分解性的前提下，也可以使用纖維素酯的增塑劑。
片狀形式的行煙過濾材料由上面所提到的構成成分組成，并且它具有無紡網(wǎng)狀結構。在此所用的“網(wǎng)狀結構”一詞是指織物的結構，即在該結構中織物被纏繞并交織在一起，例如用成網(wǎng)法制出的片或日本紙。由于上面的原因，片狀材料可以不用特殊粘接劑，就能保證它在雨水或類似物的浸泡下，快速分解或分散，盡管它具有高的干紙強度。
片狀材料可使用普通的干法成網(wǎng)(造紙)工藝進行制造，例如該工藝包括用空氣流的方式將纖維素酯成份(如果需要的話，可將其它成分如打漿)噴射到多孔支撐物如網(wǎng)上。最好，過濾材料是用濕法成網(wǎng)工藝進行制造的，該工藝是將含有纖維素酯成分和打漿的泥漿(如果需要的話，還可含有其它成分)均分散到水中。因此，最好是網(wǎng)狀結構包括用濕法成網(wǎng)方式所得到的網(wǎng)狀結構。泥漿中固體物的含量可在造紙的范圍內(nèi)進行適當?shù)剡x擇，例如它的含量約占重量的0.005至0.5％?？墒褂贸Ｒ?guī)方法進行成網(wǎng)，例如，在多孔板的濕法造紙機或其它常規(guī)裝置上，將泥漿制成紙，然后進行脫水、干燥。
用片材制成的香煙過濾材料的特點是不降低過濾嘴的透氣性(抽吸性)、硬度及橫截面的均勻性。該種材料的基重通常約為10至40g/m2，最好約為15至35g/m2，約為25至35g/m2更好。實際上，可使用基重約為20至35g/m2的材料，最好使用基重約為25至35g/m2(如約27至35g/m2)的材料。同樣，材料的密度約為0.25至0.45g/cm2，最好約為0.30至0.45g/cm2(如約為0.32至0.45g/cm2)。若片材的基重很低，那么造紙性就會下降，同時片材的強度也會下降。另一方面，若片材的基重超過上述范圍，那么在過濾嘴的制造過程中，很難對片材進行皺壓或壓紋。由此會在過濾嘴的橫截面上形成不均勻縫隙，其結果是很難得到橫截面均勻的過濾嘴。同樣若片材的的密度極低，就會使其強度下降，反之若片材的密度很高，就會使其皺壓或壓紋成型的能力下降。
用這種片狀材料可制出具有適宜的透氣性、適當?shù)挠捕燃皺M截面均勻的過濾嘴。
可以使用普通的生產(chǎn)工藝來制出本發(fā)明的香煙過濾嘴，例如用普通的紙過濾嘴成型機將片狀材料卷成棒狀。為了確保煙氣平滑、均勻地通過過濾嘴而不產(chǎn)生通路，最好對過濾材料進行皺壓或壓紋。在過濾嘴成型機，將皺壓過或壓紋過的材料放入煙槍中，用包裹紙將其卷出來，上膠并切成段。
皺壓是以下列方式來進行的，即將片材導入一對皺壓輥中，皺壓輥在片材行進的方向上，開有許多凹槽，以至在沿著片材的行進的通路上，片材形成了皺紋或折痕及很少的裂縫。壓紋是用下列方式制出的，即讓片材通過一系列帶有護柵或無規(guī)則凸紋的輥子。皺壓的凹槽和壓紋的間距可約在0.3至5mm的范圍內(nèi)進行選擇(如約為0.5至5mm)，皺壓的凹槽和壓紋的深度約為0.1至2mm(如約為0.1至1mm，最好約為0.2至0.9mm。皺壓或壓紋的深度實際上約為0.3至0.6mm(如約為0.3至0.5mm)。皺紋或壓紋的最終深度可通過調(diào)節(jié)輥的間距而進行自由地選擇，即使輥子上凹槽或壓紋的深度已被固定。
在皺壓或壓紋過程中，輥子可加溫或加熱，也可不加溫或熱。為了得到具有適宜的透氣性和硬度及極均勻橫截面的香煙過濾嘴，最好用加溫或加熱的皺壓輥和/或壓紋輥來對片狀的香煙過濾材料進行皺壓或壓紋。按照這種工藝，在片材上很容易形成皺紋、折痕或壓紋。因此，盡管過濾嘴的壓力降很低，這種片材也可保證由它制成的過濾嘴具有高的硬度及令人滿意的橫截面(均勻)。
輥子的加熱溫度可根據(jù)片材的類型，所需的透氣性或其它因素在適當范圍內(nèi)進行選擇。例如該溫度不得低于70℃(如約為80°至180℃)，最好不得低于90°(如約為90°至170℃)，不低于100℃更好(如約110°至160℃)。實際上，是使用被加熱到90°-170°的輥子，特別是用被加熱到約為100-160℃的輥子對片材進行皺壓和/或壓紋的。
實際上，可將片狀材料裹成或卷成棒，特別是圓柱形棒。在卷的過程中，包裝密度也影響著過濾嘴的特性。與此相關的包裝可在不降低過濾嘴的壓力降、硬度及其它特性的前提下進行選擇，例如它約為0.15至0.20g/cm3(如0.16至0.20g/cm3)，最好約為0.16至0.19g/cm3，通過把具有該包裝密度的片狀材料卷起來，使得橫截面的圓周長度約為15至30mm(最好約為17至27mm)的過濾嘴具有適宜的透氣性，高的硬度及均勻的橫截面。
由此制得的圓周長度為24.5±0.2mm，長度為10±0.2cm香煙過濾嘴，其壓力降約為200至500mm水柱，最好約為300至500mm水柱(如為310至490mm水柱)，約為300至450mm水柱更好，其硬度不小于88％(如約為88至95％)并且最好不小于89％(如約89至93％)，表示橫截面均勻性的橫截面多孔率不得高于2％(如約為0.3至1.7％)，最好不高于1.5％(如約0.5至1.5％)，不高于1％更好。因此，該過濾嘴具有過濾嘴所必需的特點。同時，甚至具有圓周長度約為15至30mm的(最好約為17至27mm)香煙過濾嘴，也可通過在上述限定的范圍內(nèi)調(diào)整片狀材料的包裝密度的方式，來得到具有令人滿意的透氣性、硬度及橫截面多孔率的香煙過濾嘴。
在香煙過濾嘴的制造過程中，需要在形成棒的包裹紙的邊緣上涂膠，并且需要在棒狀過濾材料和包裹紙之間涂膠，可以使用上面提到的溶于水的粘接劑或不溶于水的粘接劑。為了提高濕分解性或不破壞其分散性，最好使用上面提到的水溶性粘接劑。
纖維素酯成分和/或片狀香煙過濾材料可包括各種添加劑。這些添加劑包括細小無機物分散粉未如高嶺土、滑石、硅藻土、石英、碳酸鈣、硫酸鋇、二氧化鈦和礬土；熱穩(wěn)定劑如堿土金屬(鈣鎂等)的鹽；著色劑；油脂；增效劑；膠粘劑；吸附劑如活性碳等。特別是，在纖維素酯成份(如纖維素酯短纖維)中加入生物降解加速劑如檸檬酸，灑石酸、蘋果酸及類似物和光降解加速劑如銳鈦礦型二氧化鈦，它們可加速過濾嘴材料在環(huán)境中的分解。銳鈦礦型二氧化鈦也可對纖維素酯成分起到增白劑的作用。
本發(fā)明的香煙裝有上述的香煙過濾嘴。過濾嘴可裝在香煙的任何位置上。在卷煙過程中，實際上把過濾嘴放在與吸煙者的嘴接觸的位置上或放在香煙與吸嘴之間。另外，香煙過濾嘴還可包括一種吸附劑如活性碳，吸附劑如活性碳、吸附劑如活性碳加入到與香煙對接的過濾嘴中。實際上，香煙的圓周長度與過濾嘴的圓周長是一致的，通常約為15至30mm，約為17至27mm更常用。
因為，本發(fā)明的香煙過濾嘴是由含有纖維素酯成分的片狀材料，經(jīng)皺壓或壓紋后卷制而成的，因此它具有適中的壓力降，較高的硬度及極均勻的橫截面。所以由該過濾嘴與香煙所制成的過濾嘴香煙具有著令人滿意的抽吸感覺。另外，該過濾嘴香煙具有良好的煙氣質(zhì)量(如吸味、香味和可吸性)，并能有效地去除煙氣中的有害成份。再者，它在環(huán)境中具有較高的降解性，由此減輕了它對環(huán)境的污染。
按照本發(fā)明的方法，具有上述優(yōu)良特征的香煙可用簡單易行的方法高效地生產(chǎn)出來，即該方法為對用成網(wǎng)法制出的片狀材料進行皺壓和/或壓紋，然后將其卷成棒狀。
下面的例子是對本發(fā)明的更詳細的描述而不是把本發(fā)明限定在這一范圍內(nèi)。
例子用以下方法來確定或計算在例子及對照例中的數(shù)值如基重，Schopper-Riegler硬度、片材密度、水中的分解性及煙氣質(zhì)量基重(g/m2)日本工業(yè)標準(JIS)P-8124Schopper-Riegler硬度JIS-P-8121
片材(g/cm3)用以下公式計算片材密度(g/cm3)＝〔基重(g/m2)/片材厚度(cm)〕/10000其中片材厚度按照JIS-P-8118的標準確定。
水中的分解性將重約為0.2g的試樣放入裝有200ml水的燒杯中(燒杯的容積為300ml，直徑為75mm)，用電磁攪拌器進行攪拌，使其中心的旋渦高度約為最高液面的3/4。10分鐘和20分鐘后，觀察試樣的分解度。水中的分解度按照下列的5個評定等級進行評估。
評定標準A10分鐘后完全分解B10分鐘后未完全分解，但未分解的部分(塊或絨球)在20分鐘后完全分解。
C即使20分鐘后，仍有不分解的部分或由于再聚集而形成的塊和其它物質(zhì)，但是樣品的形狀已經(jīng)破壞了。
D即使20分鐘后，仍有50％以上的樣品沒有分解，或者說仍有50％以上的樣品聚集在一起，但是樣品的形狀已被破壞。
E即使20分鐘后，僅有極少的樣品被分解，樣品仍保持原有形狀。
抽吸質(zhì)量實驗把每種樣品制成過濾嘴，然后把該過濾嘴裝接到香煙上(該香煙是由日本煙草公司制造的Hi-lite牌商品香煙，它的過濾嘴已被除去)。按照下列計分標準，請5個經(jīng)常吸煙的人為一組來評定抽吸質(zhì)量(香味、吸味和可吸性)。樣品的煙氣質(zhì)量的評分為5個人評分的平均值。
感觀評分標準3無刺激，具有濃厚的煙香味。
2無刺激，但煙的香味不足。
1刺激或辛辣關于壓力降(mm水柱)，硬度(％)和橫截面的多孔率(％)，分別測定10個或多個樣品，在表中列出了所測到數(shù)據(jù)的平均值。
實施例1至8及對照例1至5如表1所示，將重量為60份的纖維素酯短纖維(每個纖維的橫截面為丫型(D1/D2＝3.7)，纖維長度為4mm取代度為2.45)和重量為40份的打漿度Schopper-Riegler自由度)為40°SR的漂白的軟牛皮紙漿分散到重量為300,000份的水中，制成泥漿，在造紙機的圓網(wǎng)上(圓柱形造紙機上)進行濕法成網(wǎng)，這種網(wǎng)脫水并干燥后，就得到了具有如表1所示的基重和密度的片狀材料。
在如表1所示的皺壓輥(槽深度約為0.35mm至0.45mm)的溫度下，對片狀材料進行皺壓，然后將其卷成如表1所示的包裝密度的過濾嘴，即制成圓周長為24.5±0.2mm，長度為10±0.2cm的過濾嘴以待備用，表1列出了所得的過濾嘴的壓力降、硬度及橫截面的多孔率。
從表1中可很明顯地看出，對照例中的過濾嘴的壓力降、硬度及橫截面均勻性這三個中的一個特征存在著不足。相反，實施例中的過濾嘴具有過濾嘴所需優(yōu)良特征，這些特征分別為壓力降在200至500mm水柱范圍內(nèi)，硬度大于等于88％，橫截面的多孔率不大于2％。實施例1至8中的片狀材料具有良好的降解性或分解性，它們在水中的降解度均為“A”級。另外，實例例1-8中過濾嘴具有令人滿意的煙氣質(zhì)量，它們的煙氣質(zhì)量的評分在2.2至3.0范圍內(nèi)。
表1<
<p>例9用乙酸酐作為乙?；瘎?，硫酸作為催化劑及乙酸作為反應溶劑來使軟木亞硫酸鹽紙漿(含有92％的α-纖維素)乙?；缓箨惢?水解)，得到雙乙酸纖維素與乙酸與水的比例為20∶60∶20(按重量計)的紡絲原液。把該原液調(diào)節(jié)到60℃?zhèn)溆?，另外，準備濃?按重量計)為10％的乙酸水溶液，并把它的溫度調(diào)到20℃，作為凝固劑使用。
為了生產(chǎn)這種纖維，用的裝置為該裝置裝有一個管子，在管子上裝有供入凝固劑的導管和噴嘴，孔板裝在噴嘴體的下游，由它將紡絲原液擠出送入導管中，切割器安裝在噴嘴的下游使用該裝置可生產(chǎn)出局部原纖化的醋酸纖維素纖維。其生產(chǎn)過程為凝固劑流入導管，同時，紡絲原液從嘴的孔板中被擠入到凝固液中，在紡絲原液完全凝固或沉淀之前，用切割器把它切斷。因此，在切割器的剪切力的作用，醋酸纖維素纖維被局部原纖化，從而，得到了局部原纖化的醋酸纖維素纖維。
把所得到的纖維離心脫水后，放入溫度為50℃的溫水中浸泡，以除去溶液。在顯微鏡下測出該濕纖維視直徑是在50至150μm的范圍內(nèi)。然后，把該纖維放入100℃的沸水中浸泡30分鐘，在這段時間內(nèi)，它被水解。當該纖維在90℃的熱氣流中干燥后，就得到了松柔、絨毛狀的纖維團。
將重量為55份的這種原纖化的醋酸纖維素纖維(干纖維的長度為0.3至2mm，BET比表面積為3.8m2/g)和重量為45份的打漿度為45°SR的漂白的軟牛皮紙漿均勻地分散到重量為300,000份的水中，制成水分散體(泥漿)。該泥漿在造紙機的圓網(wǎng)上進行濕法成網(wǎng)，經(jīng)脫水和干燥后，制得基重為30g/m2密度為0.44g/cm3的片狀材料。
在皺壓輥(皺壓深度為0.35mm)的溫度為130℃的條件下，對片狀材料進行皺壓。然后將其卷成包裝密度為0.18g/cm3的過濾嘴，即制成圓周長度為24.5±0.2mm，長度為10±0.2cm的過濾嘴以待備用。測定該過濾嘴的特性后得出其壓力降為420mm水柱硬度為89.0％，橫截面多孔率為1.2％，水中分解性為B級，煙氣質(zhì)量為2.7。由此得出該過濾嘴在同類中是屬于上好的。
例10將10g的軟木亞硫酸鹽紙漿在1000ml的水中浸泡1個小時，然后對浸泡的紙漿進行脫水(濃縮)至使水與紙漿的比例為5∶1，并用100ml的乙酸替代所脫去的水。另外，再將600ml的乙酸和600ml的乙酸酐加入到上述混合物中，在80℃的油浴中，混合物的反應在氮氣流下進行。反應產(chǎn)物被放入3000ml的水中，因此，過量的乙酸酐被分解。最終產(chǎn)物通過過濾，用水浸泡和干燥的方式分離出平均取代度為0.15的纖維狀纖維的衍生物(纖維長度為4mm，纖維直徑為20μm)。
這種纖維狀的纖維素狀的纖維素衍生物的生物降解度為61％。這種生物降解度是按照美國工業(yè)實驗和材料協(xié)會(ASTM)的D5209-91的方法，并用活性泥漿(市政污水處理廠的活性泥漿)為原料而測定出來的。作為測試樣品，首先將2g的每種試驗材料放入液氮中冷凍3分鐘，然后放入咖啡磨碎機中研磨3分鐘。將研磨過的材料再放入液氮中冷凍1分鐘，然后放入振動式研磨機中研磨3分鐘，就得到了可通過100目篩網(wǎng)的試驗樣品。用濃度為100ppm(含30mg)的試驗樣品及濃度為30ppm(含9mg)的活性泥漿，在25°±1℃的條件下進行4周的試驗。放出的二氧化碳的量折算成自由碳原子的量，用自由碳原子與試樣中的總碳原子的比計算出分解速率。
在纖維狀纖維素衍生物用分散染料(染料為黃3，由Aldrich化學有限公司制造)染過后，在顯微鏡下觀察該纖維的橫截面。結果發(fā)現(xiàn)只有該纖維的外部區(qū)域(表層)被染料上色，因此可以斷定僅有該纖維的表層被選擇性地乙?；恕?br> 將其表面被選擇性乙?；说膩喠蛩猁}紙漿(平均取代度為0.15；重量為70份)和打漿度為45°SR的漂白的軟牛皮紙漿(重量為30份)均勻地分散到重量為300,000份的水中，制成泥漿。該泥漿在造紙機的圓網(wǎng)上進行濕法成網(wǎng)，網(wǎng)經(jīng)脫水和干燥后，就制得了基重為30g/m2，密度為0.42g/cm3的片狀材料。
在皺壓輥(皺壓深度為0.40mm)的溫度為120℃的條件下，對片狀材料進行皺壓，然后將其卷成包裝密度為0.18g/cm2的過濾嘴，即制成圓周長度為24.5±0.2mm，長度為10±0.2cm的過濾嘴以待備用。測定該過濾嘴的特性后得出其壓力降為435mm水柱，硬度為89.5％，橫截面多孔率為0.9％。水中分解性為“A”級，抽吸質(zhì)量評分“2.4”。由此證實該過濾嘴在同類中是屬于上好的。
權利要求
1.一種棒狀的香煙過濾嘴，它是由皺壓或壓紋的片狀材料卷制而成的，片狀材料具有網(wǎng)狀結構并含有纖維素酯成分，在該過濾嘴的圓周長為24.5±0.2mm，長度為10±0.2cm的條件下，測出過濾嘴的壓力降為200至500mm水柱，硬度不少于88％，橫截面的多孔率不大于2％。
2.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于在該過濾嘴的圓周長為24.5±0.2mm，長度為10±0.2cm的條件下測得該過濾嘴的壓力降為300至450mm水柱，硬度不少于89％，橫截面多孔率不大于1％。
3.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的纖維素酯成分的重量比不少于所述的片狀材料總重量的20％。
4.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的片狀材料的包裝密度為0.15至0.20g/cm3包裝密度是按下列公式進行計算的D＝F/(S×L)其中D代表片狀材料的包裝密度g/cm3，F(xiàn)代表片狀材料的包裝量或填充量(g)，S代表過濾嘴的截面積(cm2)，L代表過濾嘴的長度(cm)。
5.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于它的圓周長度為17至27mm。
6.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的纖維素酯成分至少是下列組中的一種(1)一種纖維素酯纖維或顆粒，(2)一種原纖化的纖維素酯纖維及(3)一種基質(zhì)為非酯化纖維的纖維或顆粒和一種纖維素酯。
7.如權利要求6所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的基質(zhì)為非酯化纖維的纖維或顆粒和一種纖維素酯(3)是一種含有芯部及圍繞該芯部的表層的纖維或顆粒，其中表層含有一種纖維素酯，芯子含有一種非酯化的纖維。
8.如權利要求7所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的具有芯部和表層的纖維或顆粒為(a)一種含有纖維狀或顆粒狀纖維的被包覆纖維和一種纖維素酯，其中所述的纖維狀或顆粒狀纖維的表面被所述的纖維素酯包覆，或者(b)一種從天然纖維素或再生纖維素纖維或顆粒中衍生出來的纖維狀或顆粒狀纖維素的衍生物，通過酯化所述的纖維或顆粒的表面，形成了表層的酯化部分和芯部的非酯化部分。
9.如權利要求8所述的香煙過濾嘴，其特征在于在被包覆的纖維素(a)中，所述的纖維素酯的包覆重量不得少于被包覆纖維(a)總重量的0.1％。
10.如權利要求7所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的纖維狀和顆粒狀纖維素的衍生物的平均取代度總體上不大于1.5。
11.如權利要求6所述的香煙過濾嘴，其特片在于所述的原纖化纖維素纖維(2)的平均直徑為15至250μm，BET比表面積為0.5至4.5m2/g。
12.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的纖維素酯成分是一種短纖維。
13.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的纖維素酯成分是纖維狀成分，并且至少它的表面是取代度為1.5至3.0的醋酸纖維素組成。
14.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的片狀材料由所述的纖維素酯成分和一種打漿組成。
15.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述的片狀材料由一種纖維素酯成分的短纖維和一種打漿組成，它們的比例(按重量計)為90/10至20/80。
16.如權利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于它在水的作用下是可降解的。
17.一種棒狀的香煙過濾嘴，它是由皺壓過或壓紋過的片狀材料卷制而成的，片狀材料具有網(wǎng)狀結構并由比例為80/20至40/60(按重量計)的纖維素酯成分和打漿組成，所述的片狀材料的包裝密度為0.16至0.19(g/cm3)，并且在該過濾嘴的圓周長度為24.5±0.2mm，長度為10±0.2cm的條件下測得該過濾嘴的壓力降為300至500mm水柱，硬度不低于88％，橫截面多孔率不大于2％。
18.一種生產(chǎn)具有壓力降為200至500mm水柱，硬度不低于88％，及橫截面多孔率不大于2％的過濾嘴的方法，它包括對含有纖維素酯成分片材進行皺壓或壓紋，然后將其卷成棒狀。
19.一種生產(chǎn)香煙過濾嘴的方法，包括以下步驟在不低于100℃的輥子溫度下，對具有網(wǎng)狀結構的片狀材料進行皺壓或壓紋，所述的材料由纖維素酯成分的短纖維和打漿組成，它的基重為10至40g/cm2密度為0.25至0.45g/cm3，和將皺壓或壓紋過的材料卷成其包裝密度為0.15至0.20g/cm3的棒。
20.如權利要求19所述的香煙過濾嘴，其特征在于皺壓或壓紋步驟是在100-160℃的輥子溫度下，對具有基重為20至35g/m2，密度為0.30至0.45g/cm3的片狀材料進行皺壓或壓紋；和包裝步驟是將材料卷成包裝密度為0.16至0.19g/cm3的棒狀過濾嘴。
21.一種裝接了如權利要求1所述的香煙過濾嘴的香煙。
全文摘要
一種圓周長度為17至27mm的香煙過濾嘴，它是通過在不低于100℃的輥子溫度下，對片狀材料進行皺壓或壓紋后，卷制而成的，其中片狀含有不少于重量20％的纖維素酯成分，并且它具有網(wǎng)狀結構基重為20至35g/cm
文檔編號A24D3/02GK1137364SQ96107378
公開日1996年12月11日 申請日期1996年3月21日 優(yōu)先權日1995年5月31日
發(fā)明者松村裕之 申請人:大世呂化學工業(yè)株式會社