一种复合卷烟过滤嘴及其制备方法和一种卷烟与流程

文档序号：14260574阅读：192来源：国知局

本发明属于卷烟过滤嘴技术领域，尤其涉及一种复合卷烟过滤嘴及其制备方法和一种卷烟。

背景技术：

卷烟工业有着500多年的历史，而烟草业自20世纪50年代以来受到日趋严峻的吸烟与健康舆论压力。卷烟烟气中约有四千种化合物，迄今已有大量成分被鉴定有害，其中致癌物高达40多种。其中，卷烟烟气主要成分包括焦油、烟碱(尼古丁)和一氧化碳(co)，焦油中的稠环芳烃、苯并芘、酚类为致癌物和癌症促进物，co会使人缺氧，烟碱不仅易使人成瘾，还能麻痹人的呼吸中枢，引起人的心血管疾病。

各国政府和世界卫生组织提倡人们不吸烟，并采取了一系列的控烟措施。然而，现在世界上仍有数量庞大的烟民。在世界范围内无法全面禁烟的情况下，急需能够有效降低卷烟中的有毒有害成分的手段来减少卷烟对人们危害。

现今最为行之有效的方式是开发对卷烟烟气有毒有害物质吸附脱除效率较高的过滤嘴。卷烟过滤嘴是把过滤材料用卷筒纸包裹而形成过滤嘴部分，并把它用成形纸包裹而形成。目前，国内外使用的卷烟过滤材料主要是醋酸纤维、聚丙烯纤维、活性炭纤维。

现有技术提出采用改变主流烟气通过过滤嘴时的路径，延长过滤嘴对主流烟气的吸附时间的方式提高过滤嘴对烟气的过滤效果的方法。例如，中国专利cn201120161356将圆柱形过滤嘴分成多节嘴棒，在每节嘴棒的醋酸纤维丝束中间加入了一层或多层高透气多气孔状的过滤纸，以此增加烟气在过滤嘴中的流动距离，但是制备方法复杂。为了能进一步降低主流烟气中焦油含量，通常会在纤维丝束中以颗粒状分散形式加入具有吸附作用的添加剂。但是添加剂如果添加量多，会增大过滤嘴棒的压降、增大卷烟吸阻；如若添加量少，所能吸附的焦油量有限，对烟气的过滤效果仍不理想，过滤效率低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合卷烟过滤嘴及其制备方法和一种卷烟，本发明提供的复合卷烟过滤嘴在不提高压降的前提下提高过滤效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种复合卷烟过滤嘴，包括端部对接的纤维束滤棒和无机滤棒以及包覆在所述纤维束滤棒和无机滤棒外表面的过滤嘴成型纸；

所述无机滤棒由无机吸附颗粒经有机粘合剂粘结而成。

优选的，所述无机吸附颗粒的粒径为0.75～1.5mm。

优选的，所述无机吸附颗粒包括无机多孔材料和无机粘结剂；所述无机多孔材料和无机粘接剂的质量比为1：(0.25～4)。

优选的，所述无机多孔材料包括硅藻土、沸石、膨胀珍珠岩、活性炭和碳纳米管中的一种或多种。

优选的，所述无机粘结剂包括膨润土、蒙脱石、凹凸棒石和硅酸钠中的一种或多种。

优选的，所述有机粘合剂包覆在所述无机吸附颗粒表面；所述有机粘合剂和无机吸附颗粒质量比为(0.05～0.15)：1。

优选的，所述有机粘合剂为聚乙烯吡咯烷酮。

本发明还提供了一种复合卷烟过滤嘴的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供无机吸附颗粒；

将有机粘合剂和有机溶剂混合，得到粘合剂有机溶液；

将所述得到的有机粘合剂有机溶液涂覆在所述无机吸附颗粒表面，得到混合物料；

(2)将所述得到的混合物料依次进行成型和干燥，得到无机滤棒；

(3)采用过滤嘴成型纸将所述步骤(2)得到的无机滤棒与纤维束滤棒进行包覆，得到复合卷烟过滤嘴；所述无机滤棒与纤维束滤棒端部对接。

优选的，所述无机吸附颗粒的制备方法包括：将无机多孔材料和无机粘结剂混合后依次进行湿法造粒、筛分和干燥，得到无机吸附颗粒。

本发明提供了一种卷烟，包括上述技术方案所述的复合卷烟过滤嘴或上述技术方案所述制备方法得到的复合卷烟过滤嘴以及与所述复合卷烟过滤嘴中无机滤棒端部对接的烟丝段。

本发明一种复合卷烟过滤嘴，包括端部对接的纤维束滤棒和无机滤棒以及包覆在所述纤维束滤棒和无机滤棒外表面的过滤嘴成型纸；所述无机滤棒由无机吸附颗粒经有机粘合剂粘结而成。本发明通过有机粘合剂将无机吸附颗粒粘结成无机滤棒，无需混合到纤维丝束中，与纤维丝束分开，形成独立于纤维丝束的滤棒，进而不存在提高纤维丝束压降的问题。

本发明应用了颗粒堆积成孔原理，并采用有机粘合剂将无机吸附颗粒牢固粘合在一起，避免无机吸附颗粒以松散的状态形成过滤嘴，进而避免因为气流的作用造成无机吸附颗粒相对位置的变动，使得颗粒状的吸附材料形成稳定的烟气通路，延长过滤时间，提高过滤效果。实施例的结果表明，本发明提供的卷烟过滤嘴的过滤效率得到明显提升，并且压降并未由于无机吸附材料的引入而升高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的复合卷烟过滤嘴示意图；

图2为本发明提供的卷烟结构剖面示意图；

图1和图2中，a为纤维束滤棒、b为无机滤棒、c为过滤嘴成型纸；

图3为本发明中复合卷烟过滤嘴中无机滤棒的制备流程图；

图4为本发明提供的复合卷烟过滤嘴中无机吸附颗粒粘结成型后的实物图；

图5为本发明提供的复合卷烟过滤嘴中以粒径为1.25mm无机吸附颗粒粘结成型后的实物的截面图。

具体实施方式

本发明提供了一种复合卷烟过滤嘴，包括端部对接的纤维束滤棒和无机滤棒以及包覆在所述纤维束滤棒和无机滤棒外表面的过滤嘴成型纸；

所述无机滤棒由无机吸附颗粒经有机粘合剂粘结而成。

本发明对所述纤维束滤棒的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所述的卷烟过滤嘴用纤维丝束即可。本发明对所述纤维束滤棒的具体来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的卷烟过滤嘴用纤维束滤棒市售商品。

在本发明中，所述无机滤棒由无机吸附颗粒经有机粘合剂粘结而成。在本发明中，所述有机粘合剂优选为聚乙烯吡咯烷酮(pvp)。

在本发明中，所述无机吸附颗粒的粒径优选为0.75～1.5mm，进一步优选为0.8～1.2mm；在本发明中，所述无机滤棒中的无机吸附颗粒可以为单一粒径的无机吸附颗粒，也可以为所述粒径范围内的多种粒径的无机吸附颗粒按照任意比例混合而成。

在本发明中，所述有机粘合剂优选涂覆在所述无机吸附颗粒表面；所述有机粘合剂和无机吸附颗粒质量比优选为(0.05～0.15)：1，进一步优选为(0.08～0.12)：1，更优选为0.1:1。本发明严格控制有机粘合剂的用量，能够满足卷烟过滤嘴的强度要求(过滤嘴在2m高处自由坠落，无损)又能确保不对无机吸附颗粒间的空隙造成堵塞，有助于卷烟过滤嘴过滤效果的提高，以能保证过滤嘴强度要求的最少用量为最佳用量，过滤效率最高。

在本发明中，所述无机吸附颗粒优选包括无机多孔材料和无机粘结剂。

在本发明中，所述无机多孔材料和无机粘接剂的质量比为1：(0.25～4)，进一步优选为1：(0.3～0.5)；当所述无机粘结剂包括硅酸钠和其他无机粘结剂时，所述硅酸钠的质量为无机吸附颗粒质量的(0,15％]。

在本发明中，所述无机多孔材料的粒径优选为100～800目，进一步优选为150～500目，更优选为200～300目。在本发明中，所述无机多孔材料优选包括硅藻土、沸石、膨胀珍珠岩、活性炭和碳纳米管中的一种或多种。本发明对所述无机多孔材料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的无机多孔材料的市售商品即可。在本发明中，所述无机多孔材料具有大量微小细孔，具有比表面积大、密度小、化学性质稳定、没有毒性的优势，性能优异且对环境影响小。

在本发明中，所述无机粘结剂优选包括膨润土、蒙脱石、凹凸棒石和硅酸钠中的一种或多种。在本发明中，所述膨润土、蒙脱石和凹凸棒石的粒径独立地小于100目，进一步优选为200～300目。本发明对所述无机粘结剂的具体来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。

在本发明中，所述膨润土、蒙脱石和凹凸棒土比表面积大，并且带有负电性，具有优异的物理吸附性和表面化学活性，能选择性吸附卷烟烟气中的焦油，对危害较大的烟气中的自由基也有明显的吸附作用；当所述无机粘结剂包括硅酸钠时，所述硅酸钠能够有效增大无机吸附颗粒的强度，保证无机颗粒在后续成型的过程中不变形。当所述无机粘结剂以混合物形式提供时，本发明对混合粘结剂中不同物质间的质量比没有特殊要求，采用任意比例混合即可。

本发明通过有机粘合剂将无机吸附颗粒粘结得到无机滤棒时，将所述有机粘合剂涂覆在所述无机吸附颗粒表面，无机吸附颗粒通过表面涂覆的有机粘合剂粘结在一起，仅仅通过有机粘合剂将相邻的无机吸附颗粒稳固住即可，无需完全接触，颗粒状的无机吸附颗粒粘结时，形成缝隙，便于烟气通过。本发明利用颗粒堆积成孔原理，将无机多孔材料的吸附作用与改变主流烟气在过滤嘴中的路径结合起来；在本发明中，所述无机滤棒中无机吸附颗粒间的空隙形成许多可供气流通过的细小通道，这些通道是曲折而又互相交错的，因此当主流烟气通过无机滤棒时，路径曲折复杂，从而增大了烟气与无机滤棒的接触时间，使得吸附效率提高。

本发明避免将无机吸附材料掺杂到纤维丝束中的添加形式，不影响纤维丝束自身的压降，并且克服了具有吸附作用的添加剂添加量受限制的缺点。

在本发明中，所述无机滤棒不燃，对卷烟烟丝的利用率最高可达100％；并且所述无机滤棒的原料多为大宗非金属矿产，来源广泛、廉价易得，对人体无害，制备过程基本无影响；使用后的无机滤棒能够自然降解，回归自然，不会造成环境污染。

本发明采用pvp作为有机粘合剂，极易溶于水，在自然界中与土壤水或者雨水接触后很快溶解，在自然条件下能够将包裹其中的无机材料暴露在环境中，并且本发明采用的无机材料大多是天然产品，不存在环境污染的问题。

在本发明中，所述无机吸附颗粒的制备方法优选包括：将所述无机多孔材料和无机粘结剂混合后依次进行湿法造粒、筛分和干燥，得到无机吸附颗粒。

在本发明中，所述无机多孔材料和无机粘结剂的质量比优选为1：(0.25～4)，进一步优选为1：(0.5～2)；当所述无机粘结剂包括硅酸钠和其他无机粘结剂时，所述硅酸钠的质量为无机吸附颗粒质量的(0,15％]。本发明对所述无机多孔材料和无机粘结剂的混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的物料混合方式即可。

本发明对所述湿法造粒的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的造粒方式即可，湿法造粒时加入的液体为水，对水的加入量没有具体要求，能得到类球形的物料颗粒即可。

得到所述物料颗粒后，本发明优选对所述物料颗粒进行筛分和干燥，得到无机吸附颗粒。在本发明中，所述筛分用筛网的孔径优选为0.75～1.5mm。本发明对所述筛分的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的筛分方式即可。本发明所述筛分能够将物料颗粒按照不同粒径进行筛分，得到粒径不同的物料颗粒。本发明可以采用满足前述粒径范围内的粒径一致的物料颗粒用于无机滤棒的制备；本发明还可以采用前述粒径范围内的不同粒径的物料颗粒按照一定比例混合用于无机滤棒的制备，例如可以按照质量比1:1:1将粒径分别为0.75mm、1mm和1.25mm的物料颗粒混合，作为用于制备无机滤棒的物料颗粒；本发明采用不同粒径的物料颗粒时，对不同粒径间的质量比没有特殊要求，以任意比例混合均可。

在本发明中，所述干燥的温度优选为50～80℃，进一步优选为55～75℃，更优选为60～65℃。本发明对所述干燥的时间没有特殊要求，以所述物料颗粒的含水率不再降低为准。本发明对所述干燥的实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的干燥的实施方式即可；在本发明的实施例中，所述干燥具体为采用相应温度的热风对所述物料颗粒进行热风干燥。

在本发明中，所述复合卷烟过滤嘴包括上述技术方案所述的端部对接的纤维束滤棒和无机滤棒以及包覆在所述纤维束滤棒和无机滤棒外表面的过滤嘴成型纸。本发明对所述过滤嘴成型纸的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的过滤嘴成型纸即可。在本发明中，所述过滤嘴成型纸不仅发挥对纤维束滤棒的稳固作用，还确保纤维束滤棒和无机滤棒的紧密接触。如图1和图2所示，卷烟过滤嘴包括端部对接的纤维束滤棒a和无机滤棒b以及包覆在纤维束滤棒a和无机滤棒b表面的过滤嘴成型纸c。

本发明对所述过滤嘴成型纸的包覆方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的卷烟过滤嘴成型纸的包覆方式即可。

在本发明中，所述复合卷烟过滤嘴中无机滤棒纤维束滤棒端部对接。在本发明中，所述复合卷烟过滤嘴中无机滤棒和纤维束滤棒的长度比优选为(20～60)：(40～80)，进一步优选为(40～60)：(40～60)。本发明通过控制无机颗粒粒径的大小以及卷烟过滤嘴中无机滤棒的长度比例，实现对过滤嘴压降大小和过滤效率高低的调节，满足不同吸烟人士的需求；在本发明中，所述过滤效率增加量与卷烟过滤嘴中无机滤棒的长度成正比，实施例中测定所述无机滤棒单位长度的过滤效率为1.86％～2.5％/mm，依据卷烟过滤嘴的过滤效率的不同规格，增减无机滤棒的长度。

本发明对所述卷烟过滤嘴的长度没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的卷烟过滤嘴的长度即可；在本发明的实施例中，所述卷烟过滤嘴的长度具体为25mm。

本发明提供了复合卷烟过滤嘴的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供无机吸附颗粒；

将有机粘合剂和有机溶剂混合，得到粘合剂有机溶液；

将所述得到的粘合剂有机溶液涂覆在所述无机吸附颗粒表面，得到混合物料；

(2)将所述得到的混合物料依次进行成型和干燥，得到无机滤棒；

(3)采用过滤嘴成型纸将所述步骤(2)得到的无机滤棒与纤维束滤棒进行包覆，得到复合卷烟过滤嘴；所述无机滤棒与纤维束滤棒端部对接。

在本发明中，所述无机吸附颗粒的制备方法优选包括：将无机多孔材料和无机粘结剂混合后依次进行湿法造粒、筛分和干燥，得到无机吸附颗粒。

在本发明中，所述无机吸附颗粒的制备方法与上述复合过滤嘴技术方案中无机吸附颗粒的制备方法一致，在此不再赘述。

本发明将有机粘合剂和有机溶剂混合，得到粘合剂有机溶液。在本发明中，所述有机粘合剂的具体选取范围与上述复合卷烟过滤嘴技术方案所述的有机粘合剂的选取范围一致，在上述技术方案所述的有机粘合剂的相应选取范围内自行选择，在此不再赘述。在本发明中，所述有机溶剂优选为乙醇。在本发明中，所述粘合剂有机溶剂中有机粘合剂的质量浓度优选为18～35％，进一步优选为20～30％，更优选为25％。

得到粘结剂有机溶液后，本发明将所述得到的粘合剂有机溶液涂覆在所述无机吸附颗粒表面，得到混合物料。实现有机粘合剂对所述无机吸附颗粒的包覆，进而在后续成型过程中便于无机吸附颗粒通过表面涂覆的有机粘合剂实现稳定连接，同时形成孔隙。

得到混合物料后，本发明将所述得到的混合物料依次进行成型、干燥和切割，得到无机滤棒。在本发明中，所述成型优选为将所述混合物料中的表面涂覆有粘合剂有机溶液的无机吸附颗粒相互接触后进行压制，使得无机吸附颗粒通过表面涂覆的有机粘合剂稳定粘合，形成稳定孔隙。在本发明中，所述成型后的无机滤棒优选为圆柱状；本发明对所述无机滤棒的尺寸没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的卷烟过滤嘴尺寸即可。

本发明对所述成型方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的成型方式即可；在本发明中，所述成型优选为模具成型、挤出成型或挤压成型。

所述成型后，本发明优选对所述成型后的无机滤棒进行干燥，实现对所述有机溶剂的去除，完成有机粘合剂的固化，进而使得有机粘合剂失去流动性，无机吸附颗粒牢固粘合。在本发明中，所述干燥的温度优选为40～70℃，进一步优选为45～60℃，更优选为50～55℃；所述干燥的时间优选为1～4h。

得到所述无机滤棒后，本发明采用过滤嘴成型纸将所述无机滤棒与纤维束滤棒进行包覆，得到复合卷烟过滤嘴。本发明对所述纤维束滤棒的限定与上述技术方案所述的纤维束滤棒一致，在此不再赘述。

本发明将所述无机滤棒与纤维束滤棒端部对接，确保所述无机滤棒和纤维束滤棒的相接触后，采用过滤嘴成型纸进行包覆，得到复合卷烟过滤嘴。在本发明中，所述复合卷烟过滤中无机滤棒和纤维束滤棒的长度比优选为(20～60)：(40～80)，进一步优选为(40～55)：(45～60)。本发明对所述卷烟过滤嘴的长度没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的卷烟过滤嘴的长度即可；在本发明的实施例中，所述卷烟过滤嘴的长度具体为25mm、27mm或31mm。

本发明对所述过滤嘴成型纸没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的卷烟过滤嘴成型纸即可。本发明对所述过滤嘴成型纸的包覆方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的卷烟中过滤嘴成型纸的包覆方式即可。

本发明还提供了一种卷烟，包括上述技术方案所述的复合卷烟过滤嘴或上述技术方案所述制备方法得到的复合卷烟过滤嘴以及与所述复合卷烟过滤嘴中无机滤棒端部对接的烟丝段。本发明对所述烟丝段没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的烟丝段即可。本发明对所述卷烟过滤嘴和烟丝段的连接方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的卷烟过滤嘴和烟丝段的连接方式即可。

下面结合实施例对本发明提供的复合卷烟过滤嘴及其制备方法和卷烟进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

复合卷烟过滤嘴的制备：

(1)按照附图3所示的无机滤棒制备流程图制备无机滤棒：按照质量比50:50，称取硅藻土和膨润土，将二者混合均匀混合，得到混合粉料；按照混合粉料与水质量比1:0.43，向混合粉料中加水，进行造粒得到近于球形的物料后，对颗粒进行筛分，筛分为粒径为0.75mm的颗粒；将得到的等粒径颗粒在50℃热风下进行干燥至含水率不再发生变化，即得到粒径为0.75mm的无机吸附颗粒，其中无机吸附颗粒中硅藻土和膨润土的质量比为50:50；将无机吸附颗粒与质量浓度为25％的pvp乙醇溶液混合，其中无机吸附颗粒和pvp乙醇溶液的质量比为1:0.5；混合后进行挤出成型、干燥得到圆棒状无机滤棒；将得到的圆棒状无机滤棒切割成5mm长度的圆柱体即为无机滤棒；

(2)将所得无机滤棒与20mm的纤维束滤棒首尾相接，用滤嘴成型纸进行包裹粘贴，即得到无机滤棒长度比为20％的复合卷烟过滤嘴。