CN101032346A - 蚕丝香烟滤嘴及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以天然蛋白质纤维蚕丝作为主要原料制备而成的香烟滤嘴，它以蚕丝或去蛹后的蚕茧拉松均匀后形成的纤维网状蚕丝为滤嘴的滤芯材料，并采用在纤维表面涂层、高温高湿汽蒸进行定型处理等方法，赋予蚕丝香烟滤嘴具有一定的硬度、弹性和吸湿能力。试验表明，用本发明方法制成的蚕丝香烟滤嘴具有阻滤香烟燃吸产生的烟气中有害物质的能力。由于蚕丝是一种天然的蛋白质长纤维，所以，所制备的香烟滤嘴对人体无毒性，无吸入性危险，不污染环境。本发明所述的蚕丝香烟滤嘴，制备工艺简单，成本低廉，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种香烟滤嘴(棒)及其制备方法，特别涉及一种以天然蛋白质纤维蚕丝为原料成分特征的香烟滤嘴及其制备方法。
背景技术
目前，国内外市场上用于制作香烟滤嘴的原料以二醋酸纤维素为主，也有聚丙烯纤维、壳聚糖等合成和天然材料。用二醋酸纤维素制备香烟滤嘴，存在着以下几方面的明显缺陷：(1)由于经过处理的二醋酸纤维素需要使用一些粘合剂等其它物质才具有合适的硬度和弹性，过滤效果受到影响，阻滤香烟燃吸过程中产生的烟气中有害物质的效果不十分理想；(2)二醋酸纤维素的来源有限，目前，国内每年需要25万吨左右的香烟滤嘴用纤维，其中大部分为二醋酸纤维素，供不应求，每年我国需要进口13万吨左右才能满足国内市场，因此，二醋酸纤维素的价格比较高，约为5万元/吨；(3)生产二醋酸纤维素是一个比较复杂的化工生产过程，容易污染环境；(4)用聚丙烯纤维制造香烟滤嘴，需要消耗日益稀缺的石油资源，且抛弃后难以自然降解。因此，用天然纤维为原材料来代替目前普遍使用的醋酸纤维素和其它合成纤维制成香烟滤嘴，显得十分必要。
蚕丝是一种天然的蛋白质纤维，生产蚕丝的家蚕与人类种群关系遥远，因此蚕丝蛋白对人体无毒，无刺激作用，且具有良好的生物降解性能，因此它是一种用来制备成与人体直接接触或有特殊要求产品的理想天然材料。然而，蚕丝纤维比较柔软，不宜直接制备成香烟滤嘴，因此，如何赋予蚕丝香烟滤嘴以一定的抗变形能力，是需要解决的一个主要问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种能有效阻滤香烟烟气中的焦油和尼古丁等有害成分，且对人体安全、无环境污染的蚕丝香烟滤嘴及其制备方法。
本发明的技术方案是提供一种蚕丝香烟滤嘴，它以蚕丝纤维为滤芯，蚕丝蛋白和海藻酸盐为定型、黏结材料涂复于蚕丝纤维表面。
一种制备上述蚕丝香烟滤嘴的方法，它包括如下步骤：
(1)将蚕丝或去蛹的蚕茧用W/V浓度为0.05～0.5％的Na2CO3溶液在50～98℃的温度条件下煮练1～3次，每次为30～60分钟，烘干后拉松均匀成蓬松、网状蚕丝纤维；
(2)将上述蚕丝纤维直接卷制或填入到香烟滤嘴模具中，制成香烟滤嘴棒状；
(3)将香烟滤嘴棒放入浓度为0.2～3％的海藻酸钠溶液中，在25～50℃的温度条件下浸泡至少5分钟后取出，在60～105℃的温度条件下烘干；
(4)在蚕丝蛋白浓度W/V为0.5～20％的丝素或丝胶溶液中，加入W/V为1～10％CaCl2，再将香烟滤嘴棒放入该溶液中，在25～50℃的温度条件下浸泡5分钟以上后取出烘干；
(5)在盛有足量水的容器中温度≥65℃下汽蒸处理5～30分钟，取出后干燥定型，得到蚕丝香烟滤嘴。
本发明技术方案依据的基本原理是：蚕丝纤维是一种蛋白质，由约占70％的丝素和30％的丝胶组成，丝素分子链上疏水性氨基酸所占比例约为70％，亲水性氨基酸为30％，而丝胶分子链上疏水性氨基酸所占比例约为30％，亲水性氨基酸为70％，因此，蚕丝纤维具有吸附亲油性的有机物和亲水性物质的能力，用作香烟滤嘴芯材，一定程度上能够有效阻滤香烟烟气中的焦油和尼古丁等有害成分；低浓度海藻酸钠溶液的粘度比较大，体系中的Ca2+离子一方面可以使海藻酸钠变成海藻酸钙降低其溶解性和吸湿性，另一方面可以在海藻酸和蚕丝蛋白分子链之间形成一定的络合交联作用，有利于蚕丝蛋白被蚕丝纤维吸附和在滤嘴棒内部(主要在纤维表面)形成具有一定弹性的膜，提高蚕丝纤维的抗变形能力，同时，海藻酸(盐)还有一定的抑菌作用。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明采用了与人体和环境友好的蚕丝纤维为香烟滤嘴的主要原料，用蚕丝蛋白和海藻酸盐溶液对蚕丝香烟滤嘴进行定型处理，因此可以避免或减少其它化学纤维材料在制造和使用过程中对环境造成污染。
2、获得的蚕丝是一种微米级微纤形成的纤维网状结构，比表面积大，有利于吸附截留香烟烟气中的焦油和尼古丁等有害物质，对香烟的口味没有影响；且蚕丝是一种长纤维，可以避免短纤维易被吸入人体(肺部)所造成的伤害问题。
3、蚕丝的来源丰富，用其制备成香烟滤嘴的工艺简单，因此，不会明显增加产品成本，便于推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述。
实施例：
按如下工艺制备蚕丝香烟滤嘴：
1、蚕茧煮练脱胶、制棒：将去蛹的蚕茧放入浓度为0.05％Na2CO3溶液中，在95±2℃下用强力搅拌机搅拌30分钟，使蚕茧茧丝变得松散，重复3次后，105℃烘干，进一步拉松均匀至纤维网状；按0.10克/厘米(蚕丝/棒长度)的标准将拉松的蚕丝填入内径为0.8cm的模具中，填入的蚕丝纤维棒长度约为2cm，或制成较长的蚕丝纤维棒，待定型处理后再按长度要求尺寸截断。也可直接将纤维网状蚕丝卷绕成一定直径、长度的蚕丝纤维棒。
2、含CaCl2的丝素蛋白溶液的制备：按摩尔比为CaCl2∶H2O∶C2H5OH＝1∶8∶2配制溶液，将脱胶后的蚕丝放入上述溶液中，加热到80±5℃，保持此温度，搅拌直至蚕丝溶解，经过透析后获得含固率为3％的丝素蛋白溶液。向丝素溶液中加入CaCl2，使溶液中CaCl2的含量达到为6％(W/V)。
3、定型处理：将蚕丝纤维棒先浸入浓度为1％(W/V)的海藻酸钠溶液中处理30分钟后取出，再在105℃的温度条件下烘干处理60分钟；再放入浓度为6％的CaCl2、3％的丝素蛋白(W/V)溶液中，在25～50℃的温度条件下浸泡30分钟后取出烘干，放入盛有足量水的容器中，在75℃下汽蒸60分钟后取出室温晾干，获得以蚕丝纤维为滤芯，蚕丝蛋白和海藻酸盐为定型材料的蚕丝香烟滤嘴。
按本实施例技术方案制备的蚕丝香烟滤嘴，经模拟吸烟后取样进行的滤嘴外观、烟气浑浊度和红外光谱分析结果表明，滤嘴的前部均大量吸附并截留了油状物质和其它物质，后部与对照组的红外光谱没有区别，说明香烟烟气中的可吸附物质已经在滤嘴的前部基本被吸附，而且从滤嘴出来的烟气浑浊度下降明显。
本发明所述的蚕丝香烟滤嘴，可以根据选择蚕茧原料、脱胶方法或脱胶程度调节其纤维的粗细度和纤维的表面状态，可以通过控制纤维的粗细度、滤芯的填入密度，海藻酸钠、CaCl2的浓度和处理时间，来调节其硬度和弹性及吸湿能力。
本发明涉及的技术适合生产中高档香烟的滤嘴，具有广阔的应用前景。
Claims (2)
1.一种蚕丝香烟滤嘴，其特征在于：它以蚕丝纤维为滤芯，蚕丝蛋白和海藻酸盐为定型、黏结材料涂复于蚕丝纤维表面。
2.一种制备如权利要求1所述的蚕丝香烟滤嘴的方法，其特征在于它包括如下步骤：
(1)将蚕丝或去蛹的蚕茧用浓度W/V为0.05～0.5％的Na2CO3溶液，在50～98℃的温度条件下煮练1～3次，每次为30～60分钟，烘干后拉松均匀，成蓬松、网状蚕丝纤维；
(2)将上述蚕丝纤维直接卷制或填入到香烟滤嘴模具中，制成香烟滤嘴棒状；
(3)将香烟滤嘴棒放入W/V为0.2～3％的海藻酸钠溶液中，在25～50℃的温度条件下浸泡至少5分钟后取出，在60～105℃的温度条件下烘干；
(4)在蚕丝蛋白浓度W/V为0.5～20％的丝素或丝胶溶液中，加入W/V为1～10％的CaCl2，再将香烟滤嘴棒放入该溶液中，在25～50℃的温度条件下浸泡5分钟以上后取出烘干；
(5)在温度≥65℃的容器中用水汽蒸处理5～30分钟定型，得到蚕丝香烟滤嘴。
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