CN101296628A - 香烟过滤嘴及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含微纤维(21)的香烟过滤嘴，微纤维(21)包含布置在微纤维(21)中的0.5％至10％重量百分比的聚合物纳米纤维(22)。在制造包含微纤维(21)的香烟过滤嘴中，纳米纤维(22)或表面纳米纤维织物的碎片(23)放入用于产生香烟过滤嘴(2)的构造的表面，该香烟过滤嘴(2)由重量百分比至少为90％的微纤维(21)形成，且纳米纤维(22)以从0.5％至10％的重量百分比的量沉积在构造的表面上和/或体积内。

Description

香烟过滤嘴及其制造方法
技术领域
本发明涉及包含微纤维的香烟过滤嘴及其制造方法。
背景技术
香烟过滤嘴的功能是捕获香烟烟雾中对健康有害的成分，特别是在烟草和烟纸的不完全燃烧中产生的有机物质。过滤嘴主要由过滤物或更精确地说由皱纹纸或其本质为平行的线或丝的纤维索或系统制成，同时所有的实施以对于香烟的“味道”具有最小影响的材料的微纤维制成，该材料例如是醋酸纤维素。同时，必需的是索以及过滤嘴的其他剩余部分的材料和结构不导致过滤嘴两端之间的明显的压力梯度增加，从消费者的角度，该压力梯度增加具有决定性的和负面的影响。
一般的趋向是增加对香烟烟雾的对健康有害的成分的分离效率，因此降低特别地与主动吸烟相关的健康风险。如何增加分离效率的一个可能性是改变香烟过滤嘴的吸着特性，这导致其结构的明显改变且导致了分开的香烟过滤嘴的生产。这些是由数个醋酸纤维素索或滤纸的部分制造的过滤嘴，在这些部分之间定位了吸着元件，吸着元件包括具有有利的吸着特性的物质，例如颗粒状活性炭。然而，由于香烟过滤嘴的结构改变，这些过滤嘴具有相对地高的压力损失，且此外对于制造这样的香烟过滤嘴的要求和成本增加。
分别从WO2005/009150和类似的US 2005/139223中已知了仅由纳米纤维形成的香烟过滤嘴。这样的过滤嘴具有非常高的比表面且由此产生了很好的吸着和过滤特性。然而，缺点是其高价格，这妨碍了它在实践中的使用。虽然本专利申请描述了香烟过滤嘴的低的压力损失，但基于对纳米纤维织物的特性的已知，它与此论点不能一致，相反可以假定由纳米纤维形成的香烟过滤嘴的压力损失将很高。WO 2005/009150进一步描述了其部分由纳米纤维形成的香烟过滤嘴，即过滤嘴长度的部分或过滤嘴直径的部分由纳米纤维形成。然而，这些措施仅部分地降低了以上所提及的缺点。
本发明的目的是消除现有技术的缺点且形成带有高吸着和过滤特性的香烟过滤嘴，同时尽可能低地增加费用。
发明内容
本发明的目的已通过根据本发明的包含微纤维的香烟过滤嘴达到，其原理在于它包含从重量百分比0.5％至10％的布置在微纤维之间的聚合物纳米纤维，同时根据权利要求2，如果纳米纤维在香烟过滤嘴的整个体积内均匀地布置在微纤维中则是有利的。布置在微纤维中的纳米纤维明显地增加了过滤嘴的比表面，同时由于其在过滤嘴的总重量上的低的比例和纳米纤维在微纤维中的布置，它们最小地增加了过滤嘴压力损失。
在香烟过滤嘴内纳米纤维的最有利的含量在0.5％至3％的重量百分比的范围内。
微纤维布置为线性或表面构造，而在这些构造中造成的空间或更精确地在包含至少90％的量的微纤维作为主要成分的这些构造中造成的空间，或更精确地在微纤维中的空间根据权利要求4以由纳米纤维形成的线性或表面织物构造填充。在其他的有利情况中，由纳米纤维形成的织物构造直接布置在由微纤维造成的织物构造的表面上，同时由纳米纤维形成的织物构造的特征尺寸不超过5mm。
将由微纤维和纳米纤维造成的线性构造和表面构造结合的优点是，已经具有通常在重量百分比单位内变化的相对地小的纳米纤维含量的过滤材料具有相对地高的比表面，且同时由于高的微纤维含量，它维持了与仅由微纤维制成的香烟过滤嘴几乎相同的压力梯度。
根据权利要求7，特别地由于制造原因，即纳米纤维织物和过滤嘴自身的生产的分离，有利的是由纳米纤维造成的织物构造是具有直至5×5mm的尺寸的表面纳米纤维织物的碎片。
在根据本发明的香烟过滤嘴的有利的实施的一个中，纳米纤维，最终地表面纳米纤维织物的碎片施加在皱纹纸的表面上，皱纹纸包含重量百分比至少90％的微纤维的量，其然后卷成圆柱形形状，从而制成了香烟过滤嘴。
在根据权利要求9和权利要求10的香烟过滤嘴的有利实施中，纳米纤维或由纳米纤维形成的表面织物构造的碎片施加在由微纤维形成的表面或线性织物构造的表面和/或内侧上，由其进一步生产了香烟过滤嘴的主体，而由纳米纤维形成的线性织物构造具有的优点由微纤维索、微纤维丝或微纤维线代表。
根据本发明的香烟过滤嘴的有利的制造方法是这样的方法：纳米纤维或由纳米纤维形成的表面织物构造的碎片放到用于生产至少由90％的微纤维制成的香烟过滤嘴的构造表面，纳米纤维以从重量百分比0.5％至10％的量沉积在其表面上或在其结构内，然后带有纳米纤维的构造将卷起或另外地形成为圆柱形形状，从而制造了香烟过滤嘴。
在此方法中，有利的是纳米纤维的量在从重量百分比0.5％至3.0％的范围内。
另一个有利的方法是将纳米纤维或表面纳米纤维织物的碎片沉积在皱纹纸的表面上，然后将其卷起，由此制成香烟过滤嘴。
根据本发明的香烟过滤嘴的另一个有利的制造方法是将纳米纤维或表面纳米纤维织物的碎片沉积在表面织物构造的表面上和/或体积内，因此将表面织物构造成形为圆柱体，从而制造了香烟过滤嘴。
根据本发明的香烟过滤嘴的另一个有利的制造方法是将纳米纤维或表面纳米纤维织物的碎片沉积在线性织物构造的表面上和/或体积内。
附图说明
根据本发明的香烟过滤嘴的实施例的例子在附图中示意性地示出，其中：
图1示出了带有过滤嘴的香烟；
图2是通过微纤维索的香烟过滤嘴的纵向截面，其中在微纤维中带有纳米纤维；
图3是通过由微纤维中带有纳米纤维织物的碎片的微纤维索制成的香烟过滤嘴的纵向截面；
图4是通过由微纤维丝或微纤维线制成的香烟过滤嘴的纵向截面，其中存在纳米纤维；
图5是通过由微纤维丝或微纤维线制成的香烟过滤嘴的纵向截面，其中存在纳米纤维织物的碎片，
图6示出了皱纹纸制成的香烟过滤嘴，
图7是通过由皱纹纸制成的香烟过滤嘴的纵向截面，皱纹纸包含微纤维，在其表面上有纳米纤维，和
图8是通过由皱纹纸制成的香烟过滤嘴的纵向截面，在其层中存在纳米纤维织物的碎片。
具体实施方式
在图1中示出的香烟1处，通过管状主体制造了香烟过滤嘴2，管状主体的一个面接附到香烟的烟草管状部分3且第二个面是自由面。从背景技术已知，香烟过滤嘴的管状主体由纤维索或其本质是平行纤维的纤维索系统形成，最终由其本质是平行的丝或线的系统形成，而纤维、线或丝与流过过滤嘴的烟的方向平行地定位，且它们由纤维制成，纤维的直径从1微米到40微米变化，且因此随后它们将被称为微纤维21。根据本发明，在这些微纤维21中布置了重量百分比直至10％的量的纳米纤维22。同时，有利的是使微纤维21中的纳米纤维22均匀地布置在香烟过滤嘴2的整个体积内。
根据以上所提及的实施例的香烟过滤嘴2具有比仅由微纤维制成的传统的香烟过滤嘴大得多的比表面，因此也具有大得多的过滤和吸着特性，因为例如包含了重量百分比99％的直径为20微米的微纤维21和重量百分比1％的直径为0.2微米(200nm)的纳米纤维22的混合物的比表面是仅使用微纤维21时的两倍，同时由于在生产过滤嘴2时调节孔尺寸的可能性，可实现达到相对小的压力损失，在使用此材料时该压力损失达到小于总压力梯度的5％的值。
由微纤维和纳米纤维的混合物(其单独成分的比例不同)形成的香烟过滤嘴、其相互布置和其生产将在下文中描述。
根据图2的香烟过滤嘴2由微纤维索形成，其中在微纤维21中布置了纳米纤维22。在实施例的未图示的例子中，微纤维索可以由微纤维细索的系统形成，且纳米纤维22布置在单独的细索的微纤维21中且布置在细索中。
在根据以上所提及的实施例的例子的香烟过滤嘴的生产中，微纤维索通常用于以辅开状态生产香烟过滤嘴，这意味着具有由用于生产纳米纤维的连续运行的设备引导的带的形状，例如通过静电旋转设备，其中其用作基础材料，在其上沉积生产的纳米纤维，同时在这样地造成的过滤材料(该过滤材料然后以已知的方式进一步处理为香烟过滤嘴)中的纳米纤维的含量有利地在从0.5％至3.0％的重量百分比范围内变化。
根据图3的香烟过滤嘴2又由微纤维索形成，其中在微纤维21中布置了具有直至5×5mm的尺寸的表面纳米纤维织物的碎片23。在实施例的未图示的例子中，它们在其最大尺寸变化直至5mm时甚至可以由线性的纳米纤维织物材料形成。
当根据实施例的此例子的香烟过滤嘴生产时，通过空气流将表面纳米纤维织物的碎片23处于辅开状态的微纤维索，表面纳米纤维织物的碎片23捕获在索的微纤维21之间且例如由于在辅开微纤维索后方的空间内的低压，碎片23将处于辅开索内侧的微纤维21中，其然后以通常方式形成为管状形状且因此造成了根据图3的香烟过滤嘴。纳米纤维22在作为结果的香烟过滤嘴内的含量在0.2％至2.5％重量百分比的范围内变化。
在根据图4和图5的实施例的例子中，香烟过滤嘴由纳米纤维丝24或微纤维线形成，在根据图4的实施例中，在它们中间布置了纳米纤维22，且在根据图5的实施例中，在微纤维丝24或线中布置了表面纳米织物的碎片23。
在生产根据图4的香烟过滤嘴中，微纤维丝24或线的系统被拉直为平面构造，其中微纤维丝24或线并排放置，使得具有优点地在一个或多个层内紧密地并排。此平面构造通过静电旋转设备，同时以已知方式造成了其上沉积纳米纤维22的基础材料。因此，应用了纳米纤维22的微纤维丝24或线的系统以已知方式处理为管状形状且因此造成了香烟过滤嘴。
当生产根据图5的香烟过滤嘴中，微纤维丝24或线的系统被拉直为平面构造，其中微纤维丝24或线并排放置，使得具有优点地在一个或多个层内紧密地并排，然后具有直至5×5mm的尺寸的表面纳米纤维织物的碎片23通过空气流处于此平面构造中。因此，带有布置在微纤维丝24或线中的纳米纤维碎片23的微纤维丝24或线的系统将以已知的方式处理为管状形状且因此造成了香烟过滤嘴2。
在根据图6、图7和图8的实施例的例子中，香烟过滤嘴由皱纹纸25形成，皱纹纸25至少包括90％重量百分比的微纤维。在根据图7的实施例中，在皱纹纸25的表面上施加了纳米纤维22，同时它们造成了其厚度可以是可变的或不规则的层。在根据图8的实施例中，表面纳米纤维织物的碎片23施加在皱纹纸的表面上。在两个情况中纳米纤维的含量在0.8％至3.5％的重量百分比的范围内变化。
当生产根据图7的香烟过滤嘴时，皱纹纸25在卷成为圆柱形形状之前导致基础材料到静电旋转设备内，在该设备中纳米纤维22以已知方式沉积在基础材料上，因此造成了层。因此，带有施加的纳米纤维22层的皱纹纸25将卷成为圆柱形形状，从而造成了香烟过滤嘴2。
当生产根据图8的香烟过滤嘴时，通过空气流将尺寸为5×5mm的表面纳米纤维织物的碎片23放在处于辅开状态的皱纹纸25上。因此，带有碎片23的皱纹纸25将以已知方式卷成为圆柱形形状，从而造成了香烟过滤嘴2。
根据本发明的香烟过滤嘴2所包含的纳米纤维22的量可以甚至高于在给出的实施例的例子中描述的量，然而，一般地关于生产香烟过滤嘴和香烟的经济性，聚合物纳米纤维22在香烟过滤嘴2内的最大量为从重量百分比0.5％至10％。低于0.5％重量百分比的纳米纤维22的量仅导致对香烟过滤嘴的过滤和吸着特性的小的改进，且高于10％重量百分比的纳米纤维22的量明显地增加了过滤嘴的价格。在考虑到香烟过滤嘴2的过滤和吸着特性和可获得的价格时，纳米纤维22在过滤嘴2内的最有利的含量在从重量百分比0.5％至3.0％之间的范围内。
本发明不只限于所描述的香烟过滤嘴的实施例及其制造方法，而是也包括它们的组合和包含了微纤维和纳米纤维的混合物的香烟过滤嘴的进一步的实施例，其中纳米纤维在混合物中的量从0.5％至10％重量百分比变化。
附图标记列表
香烟1
过滤嘴2
微纤维21
纳米纤维22
表面纳米纤维织物的碎片23
微纤维丝24
皱纹纸25
香烟的烟草部分3

Claims (17)

1.包含微纤维的香烟过滤嘴，其特征在于，香烟过滤嘴包含布置在微纤维(21)中的重量百分比从0.5％至10％的聚合物纳米纤维(22)。
2.根据权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于，在微纤维(21)中的纳米纤维(22)在香烟过滤嘴的整个体积内均匀地布置。
3.根据权利要求1或2所述的香烟过滤嘴，其特征在于，香烟过滤嘴(2)内的纳米纤维(22)的含量在重量百分比0.5％至3.0％的范围内。
4.根据前述权利要求的任何项所述的香烟过滤嘴，其特征在于，纳米纤维(22)以表面和/或线性织物构造的形式布置，纳米纤维(22)定位在微纤维(21)中，或在由微纤维制成的构造中或包含至少重量百分比为90％的量的微纤维(21)作为主要成分的构造中。
5.根据权利要求4所述的香烟过滤嘴，其特征在于，纳米纤维(22)和/或由纳米纤维形成的织物构造定位在由微纤维(21)制成的构造或包含微纤维(21)的构造的表面上。
6.根据权利要求4或5所述的香烟过滤嘴，其特征在于，由纳米纤维(22)制成的织物构造是具有典型地直至5mm的尺寸的表面和/或线性织物构造。
7.根据权利要求6所述的香烟过滤嘴，其特征在于，由纳米纤维(22)形成的织物构造是具有直至5×5mm的尺寸的表面纳米纤维织物的碎片(23)。
8.根据前述权利要求的任何项所述的香烟过滤嘴，其特征在于，纳米纤维(22)或表面纳米纤维织物的碎片施加到皱纹纸(25)的表面上，皱纹纸(25)包含重量百分比至少为90％的量的微纤维。
9.根据前述权利要求1至7的任何项所述的香烟过滤嘴，其特征在于，纳米纤维(22)或表面纳米纤维织物的碎片(24)施加到由微纤维(21)形成的表面织物构造的表面上和/或内侧，由该表面织物构造制成了香烟过滤嘴(2)。
10.根据前述权利要求的任何项所述的香烟过滤嘴，其特征在于，纳米纤维(22)或碎片(24)施加到由微纤维(21)形成的线性织物构造的表面上和/或内侧，由该线性织物构造制成了香烟过滤嘴(2)。
11.根据权利要求10所述的香烟过滤嘴，其特征在于，线性织物构造是微纤维索。
12.根据权利要求10所述的香烟过滤嘴，其特征在于，线性织物构造是微纤维丝(24)或微纤维线。
13.用于生产包含微纤维的香烟过滤嘴的方法，其特征在于，纳米纤维(22)或表面纳米纤维织物的碎片(23)放到用于生产至少由重量百分比90％的微纤维(21)制成的香烟过滤嘴(2)的构造的表面，且它们以从重量百分比0.5％至10％的量沉积在构造的表面上和/或在体积内。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，纳米纤维的量在从0.5％至3％的重量百分比的范围内变化。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，用于生产香烟过滤嘴(2)的构造是皱纹纸(25)，将纳米纤维(22)或表面纳米纤维织物的碎片(23)施加到皱纹纸(25)的表面，且皱纹纸(25)然后卷成为圆柱形形状，从而制成了香烟过滤嘴(2)。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，用于生产香烟过滤嘴的构造是由微纤维(21)形成的表面织物构造，而纳米纤维(22)或表面纳米纤维织物的碎片(23)沉积在表面织物构造的表面上和/或体积内，该表面织物构造然后形成为圆柱形形状，从而制成了香烟过滤嘴(2)。
17.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，用于生产香烟过滤嘴的构造是由微纤维(21)形成的线性织物构造，而纳米纤维(22)或表面纳米纤维织物的碎片(23)沉积在线性织物构造的表面上和/或体积内。
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