一种环保滤嘴棒及其生产方法与流程

本发明属于烟用滤嘴棒技术领域，具体地说，涉及一种环保滤嘴棒及其生产方法。

背景技术：

目前我国烟用滤嘴棒主要采用醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维制成，生产工艺复杂，成本高。醋酸纤维素纤维虽然源自木材，但其降解周期仍然长达4年，降解时间较长；而聚丙乙烯纤维生产的原料来自石油，属于不可再生资源，不符合环保可持续发展的生产理念。另一方面，现有烟用滤嘴棒结构单一，去除焦油、苯酚、氰化氢和巴豆醛等有害物质的能力有限，有必要进一步改善其净化效果。

技术实现要素：

针对现有技术中上述的不足，本发明提供一种环保滤嘴棒及其生产方法，直接采用植物纤维代替醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维，降低滤嘴棒的降解周期，并添加杂化填充材料去除烟气中的有害物质，减小烟草对消费者健康的危害。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：一种环保滤嘴棒，包括包覆层、第一过滤段和第二过滤段，所述第一过滤段和所述第二过滤段均为圆柱体形，所述第一过滤段的端部与所述第二过滤段的端部连接，所述包覆层包覆于所述第一过滤段和所述第二过滤段的外周壁；所述第二过滤段包括壳体和过滤材料，所述壳体内设有容置腔，所述容置腔贯穿所述壳体的两端，所述过滤材料填充于所述容置腔内。

进一步地，所述过滤材料包括纤维网和位于所述纤维网内的杂化填充材料。

进一步地，所述杂化填充材料包括hnts、三氧化二铁和氯化钠晶体。

进一步地，所述杂化填充材料的制备方法包括以下步骤：

s1：配制24-37g/l氯化钠溶液、10-40g/l氯化铁溶液和0.6％-0.9％聚乙烯醇溶液；

s2：将上述氯化钠溶液、氯化铁溶液和聚乙烯醇溶液分别按体积比5:1:0.4混合制得浸泡液；

s3：将hnts按重量比1:5加入浸泡液后搅拌，然后用14％氨水调节ph至8-9后继续搅拌反应3h；

s4：将反应产物过滤分离，烘干，研磨，在400℃下煅烧2h，得到杂化填充材料。

进一步地，所述壳体按重量分数计，包括：植物纤维12-16份、壳聚糖1-3份和粘合剂3-5份。

本发明还公开了上述环保滤嘴棒的生产方法，它包括以下步骤：

s1：将植物纤维浸入定型剂并超声震荡30-50秒，使定型剂附着在植物纤维的表面；

s2：将附着有定型剂的植物纤维与所述杂化填充材料按质量比4-6:1混合并搅拌均匀，使杂化填充材料附着在植物纤维表面；

s3：在定型剂干燥固化前将附着有杂化填充材料的植物纤维填充入所述壳体内的容置腔，并超声震荡3-5分钟制得半成品；

s4：在25摄氏度环境下将所述半成品静置30-35分钟，定型剂干燥固化后制得所述第二过滤段；

s5：使用粘接剂将所述第一过滤段的端部与所述第二过滤段端部连接；

s6：将包覆层缠绕在所述第一过滤段和所述第二过滤段的外周壁制得成品。

本发明的有益效果是：

(1)壳体和过滤材料所述采用的植物纤维均是利用木屑和秸秆等废弃物，经过破碎、冲洗和干燥处理后制得，减少对木材和石油资源的消耗，提高了资源利用率，对环境更友好；

(2)相比醋酸纤维素纤维，本发明直接采用植物纤维制得，无需进行复杂的化学处理，使用丢弃后，自然条件下降解周期只需要6-10个月；

(3)过滤材料包括纤维网和位于纤维网内的杂化填充材料，纤维网一方面对烟气中的焦油等有害物质具有过滤清除作用，另一方面纤维网作为杂化填充材料的载体，使杂化填充材料立体地分布在容置腔内，这样同时保证了过滤材料的通气性能和过滤能力，杂化填充材料能充分与烟气接触，更有效地去除其中的有害物质；

(4)hnts作为一种天然纳米材料，本身具有独特的管状结构，具有很好的吸附能力，加入氯化铁溶液和聚乙烯醇溶液并煅烧后，可以降低其聚合度，进一步增强其性能，另一方面，煅烧后，部分氯化钠在hnts内结晶，通过无机盐与hnts配合使得杂化填充材料对氰化氢等小分子物质也具有很好去除能力，降低烟草对消费者健康的危害；

(5)生产工艺简单，无需复杂的生产设备，生产成本低，增强生产企业的生产效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明第二过滤段的正视图；

附图中：

1-包覆层，2-第一过滤段，3-第二过滤段，31-容置腔，4-壳体，5-过滤材料。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述：

本实施例提供一种环保滤嘴棒，如图1和图2所示，包括包覆层1、第一过滤段2和第二过滤段3，其中包覆层1为现有的烟用滤嘴棒包纸，第一过滤段2为现有的采用醋酸纤维素纤维和聚丙烯纤维制成的滤嘴棒。所述第一过滤段2和所述第二过滤段3均为圆柱体形，所述第一过滤段2的端部与所述第二过滤段3的端部连接，所述包覆层1包覆于所述第一过滤段2和所述第二过滤段3的外周壁；所述第二过滤段3包括壳体4和过滤材料5，所述壳体4内设有容置腔31，所述容置腔31贯穿所述壳体4的两端，所述过滤材料5填充于所述容置腔31内。

具体地，所述过滤材料5包括纤维网和位于所述纤维网内的杂化填充材料，所述杂化填充材料包括hnts、三氧化二铁和氯化钠晶体。所述杂化填充材料的制备方法包括以下步骤：

s1：配制24-37g/l氯化钠溶液、10-40g/l氯化铁溶液和0.6％-0.9％聚乙烯醇溶液；

s2：将上述氯化钠溶液、氯化铁溶液和聚乙烯醇溶液分别按体积比5:1:0.4混合制得浸泡液；

s3：将hnts按与浸泡液重量比1:5的比例加入浸泡液后搅拌，然后用14％氨水调节ph至8-9后继续搅拌反应3h；

s4：将反应产物过滤分离，烘干，研磨，在400℃下煅烧2h，使得三氧化二铁附着在hnts表面，同时氯化钠在hnts内结晶，得到杂化填充材料。

具体地，所述壳体4按重量分数计，包括：植物纤维12-16份、壳聚糖1-3份和粘合剂3-5份。生产时直接将上述原材料混合，然后挤压成型，烘干后制得壳体4的成品。

本发明还公开了上述环保滤嘴棒的生产方法，它包括以下步骤：

s1：将植物纤维浸入定型剂并超声震荡30-50秒，使定型剂附着在植物纤维的表面；

s2：将附着有定型剂的植物纤维与所述杂化填充材料按质量比4-6:1混合并搅拌均匀，使杂化填充材料附着在植物纤维表面；

s3：在定型剂干燥固化前将附着有杂化填充材料的植物纤维填充入所述壳体4内的容置腔31，并超声震荡3-5分钟制得半成品。其中超声震荡的目的是使植物纤维在容置腔31内排列更紧密，避免在容置腔31内留下过多过大的空腔，保证过滤效果。

s4：在25摄氏度环境下将所述半成品静置30-35分钟，定型剂干燥固化后制得所述第二过滤段3。其中，容置腔31内的植物纤维通过定型剂连接成纤维网，该纤维网与壳体4固定连接。

s5：使用粘接剂将所述第一过滤段2的端部与所述第二过滤段3端部连接；实际生产时，粘接剂是涂抹在壳体4的端部，这样当第一过滤段2与壳体4连接时，粘接剂不会堵塞容置腔31与第一过滤段2之间的通道。

s6：将包覆层1缠绕在所述第一过滤段2和所述第二过滤段3的外周壁制得成品。

上述定型剂和粘合剂均可以直接采购市场上常见的环保无毒定型剂和粘合剂进行生产，壳体4和过滤材料5所述采用的植物纤维均是利用木屑和秸秆等废弃物，经过破碎、冲洗和干燥处理后制得，壳体4成品不透气，壳体4所采用的植物纤维比过滤材料5所采用的植物纤维更细，过滤材料5所述采用的植物纤维大多呈长条状。用户吸烟时，由于壳体4的材料不透气，所以烟气不会穿过壳体4进入第一过滤段2，而是全部穿过容置腔31内的过滤材料5进入第一过滤段2。

实施例：

按以下配比制备三个壳体4样品：

制备杂化填充材料样品ⅰ：

1.配制24g/l氯化钠溶液、40g/l氯化铁溶液和0.6％聚乙烯醇溶液；

2.将上述氯化钠溶液、氯化铁溶液和聚乙烯醇溶液分别按体积比5:1:0.4混合制得浸泡液；

3.将hnts按重量比1:5加入浸泡液后搅拌，然后用14％氨水调节ph至9后继续搅拌反应3h；

4.将反应产物过滤分离，烘干，研磨，在400℃下煅烧2h，得到杂化填充材料样品ⅰ。

制备杂化填充材料样品ⅱ：

1.配制37g/l氯化钠溶液、10g/l氯化铁溶液和0.9％聚乙烯醇溶液；

2.将上述氯化钠溶液、氯化铁溶液和聚乙烯醇溶液分别按体积比5:1:0.4混合制得浸泡液；

3.将hnts按重量比1:5加入浸泡液后搅拌，然后用14％氨水调节ph至8后继续搅拌反应3h；

4.将反应产物过滤分离，烘干，研磨，在400℃下煅烧2h，得到杂化填充材料样品ⅱ。

制备杂化填充材料样品ⅲ：

1.配制30g/l氯化钠溶液、25g/l氯化铁溶液和0.8％聚乙烯醇溶液；

2.将上述氯化钠溶液、氯化铁溶液和聚乙烯醇溶液分别按体积比5:1:0.4混合制得浸泡液；

3.将hnts按重量比1:5加入浸泡液后搅拌，然后用14％氨水调节ph至7.5后继续搅拌反应3h；

4.将反应产物过滤分离，烘干，研磨，在400℃下煅烧2h，得到杂化填充材料样品ⅲ。

制备环保滤嘴棒成品ⅰ：

将植物纤维浸入定型剂并超声震荡30秒，将附着有定型剂的植物纤维与所述杂化填充材料样品ⅱ按质量比6:1混合并搅拌均匀，在定型剂干燥固化前将附着有杂化填充材料样品ⅱ的植物纤维填充入所述壳体样品ⅲ内的容置腔31，并超声震荡5分钟制得半成品。在25摄氏度环境下将所述半成品静置35分钟，定型剂干燥固化后制得第二过滤段3。使用粘接剂将第一过滤段2的端部与所述第二过滤段3端部连接；将包覆层1缠绕在所述第一过滤段2和所述第二过滤段3的外周壁制得环保滤嘴棒成品ⅰ。

制备环保滤嘴棒成品ⅱ：

将植物纤维浸入定型剂并超声震荡50秒，将附着有定型剂的植物纤维与所述杂化填充材料样品ⅰ按质量比4:1混合并搅拌均匀，在定型剂干燥固化前将附着有杂化填充材料样品ⅰ的植物纤维填充入所述壳体样品ⅰ内的容置腔31，并超声震荡4分钟制得半成品。在25摄氏度环境下将所述半成品静置30分钟，定型剂干燥固化后制得第二过滤段3。使用粘接剂将第一过滤段2的端部与所述第二过滤段3端部连接；将包覆层1缠绕在所述第一过滤段2和所述第二过滤段3的外周壁制得环保滤嘴棒成品ⅱ。

制备环保滤嘴棒成品ⅲ：

将植物纤维浸入定型剂并超声震荡40秒，将附着有定型剂的植物纤维与所述杂化填充材料样品ⅲ按质量比5:1混合并搅拌均匀，在定型剂干燥固化前将附着有杂化填充材料样品ⅲ的植物纤维填充入所述壳体样品ⅱ内的容置腔31，并超声震荡3分钟制得半成品。在25摄氏度环境下将所述半成品静置33分钟，定型剂干燥固化后制得第二过滤段3。使用粘接剂将第一过滤段2的端部与所述第二过滤段3端部连接；将包覆层1缠绕在所述第一过滤段2和所述第二过滤段3的外周壁制得环保滤嘴棒成品ⅲ。

对现有常规滤嘴棒、环保滤嘴棒成品ⅰ、环保滤嘴棒成品ⅱ和环保滤嘴棒成品ⅲ进行测试，将物质组成完全相同的烟气以相同的速率通过各个滤嘴棒相同的时间，然后对通过滤嘴棒后的烟气物质组成进行测量，测试过程中滤嘴棒尺寸、温度和湿度等其他环境因素均完全相同。为了便于比较，下表列举了通过环保滤嘴棒成品ⅰ、环保滤嘴棒成品ⅱ和环保滤嘴棒成品ⅲ后烟气中各物质含量与通过常规滤嘴棒后烟气中对应物质含量的比值。

从上表的数据可以看出，本发明所公开的环保滤嘴棒与常规滤嘴棒相比，各项有害物质的去除能力均得到了一定程度的提升，能够降低烟草对消费者健康的危害。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。