CN101530695B

CN101530695B - 一种无机纤维过滤材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101530695B
Application number: CN2009100943813A
Authority: CN
Inventors: 施红林; 金永灿; 贺宾; 张承明; 徐祎然; 范鹏; 杨光宇
Original assignee: Yunnan Academy of Tobacco Science
Current assignee: Yunnan Academy of Tobacco Science
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: CN101530695A

Abstract

本发明公开了一种无机纤维过滤材料及其制备方法和应用。将高岭土0.5～5份、石灰石5～15份、石英砂60～90份、硼砂0.5～2份、萤石0.2～1份、硭硝2～6份和微量添加剂1～2份混合均匀，经粉碎、熔融、抽丝、软化后卷制成直径为0.5～1.0mm的颗粒。其使用安全，吸附效果高于传统材料。能显著降低卷烟气中的苯并[α]芘、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚等特殊有害成分。并且，在减少吸烟危害的同时，对卷烟口感的影响较小。本发明制备工艺简单，使用方便，容易实现工业化生产。

Description

一种无机纤维过滤材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于卷烟降害技术领域，具体涉及一种能吸附卷烟烟气中有害成分的无机纤维过滤材料。同时，本发明还涉及该纤维材料的制备方法和在卷烟中的具体应用。

背景技术

随着《烟草控制框架公约》在我国正式生效，烟草行业面临吸烟与健康问题的压力进一步加大。我国科技工作者也加强了卷烟烟气特殊有害成分的研究。最近国家烟草专卖局组织研究了163种国内外卷烟的29种有害物质和4项毒理学指标，采用了遗传算法和无信息变量删除法等数据挖掘技术，发现仅用CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚和巴豆醛等7种最主要的成分即可表征卷烟烟气的危害性。以此7种物质数据构建的卷烟烟气危害性指标体系，弥补了目前依据焦油、烟碱和CO来评判危害性的的不足。而且又不必像加拿大政府那样去测试46种成分，这是卷烟危害性评价方面的重大改进。随后国家烟草专卖局正式发文将这7种有害成分作为卷烟低危害评价指标。因此选择性降低卷烟主流烟气中这7种特殊有害成分将成为国内近几年内科研的热点。

运用功能复合嘴棒进行选择性吸附是目前降低卷烟烟气特殊有害成分的重要手段。世界各国对卷烟用吸附材料进行了广泛的研究，目前使用最多的依然是活性炭嘴棒。除活性炭外，其它的功能吸附剂，例如：血红蛋白、天然抗氧化成分、离子交换树脂、聚丙烯纤维、海泡石、纳米材料、分之印迹材料等也吸引了人们的广泛关注，有的已得到实际应用。但大量研究数据表明，采用活性炭添加在嘴棒中会导致烤烟型卷烟抽吸品质下降。因此，研制一种能够选择性降低卷烟主流烟气中的7种特殊有害成分，同时又不影响卷烟感官品质的滤嘴添加剂就成为烟草行业亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能显著降低卷烟烟气中的苯并[α]芘、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚等有害成分的无机纤维过滤材料。

本发明的另一目的是提供一种制备所述无机纤维过滤材料的方法。

本发明的目的还在于提供所述无机纤维过滤材料在卷烟中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

一种无机纤维过滤材料，由下述重量份的原料制成：高岭土0.5～5份、石灰石5～15份、石英砂60～90份、硼砂0.5～2份、萤石0.2～1份、硭硝2～6份和微量添加剂1～2份，其中所述的微量添加剂为二氧化钛、氧化铝或硅酸镁中的一种。

制备所述无机纤维过滤材料的方法，包括以下步骤：将各原料混合均匀，混合物粉碎到100～400目，然后于高温炉中加热到1100～1500℃熔融，熔融物通过抽丝设备拉成直径为0.2～0.8μm、长度为2～5mm的超细丝，将超细丝软化后卷制成直径为0.5～1.0mm的颗粒，即为所需的无机纤维过滤材料。

所述无机纤维过滤材料在卷烟滤嘴中的应用。

将该无机纤维过滤材料应用于二元复合嘴棒，添加量为为嘴棒醋酸纤维重量的1～5％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、传统的嘴棒材料往往是有机纤维、活性炭、无机粉末材料或纳米材料。有机纤维一般化学稳定性较差、容易带有有害溶剂残留；无机粉末材料或纳米材料容易透过嘴棒纤维而吸入口腔，在卷烟抽吸时引入新的不安全因素。本发明的无机纤维过滤材料可克服上述缺点，使用更安全，而且吸附效果也高于传统材料。

2、该材料应用于二元复合滤嘴，能显著降低卷烟气中的苯并[α]芘、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚等特殊有害成分。并且，在减少吸烟危害的同时，对卷烟口感的影响较小。

3、本发明制备工艺简单，使用方便，容易实现工业化生产。

附图说明

图1本发明无机纤维过滤材料的电镜照片；

图2添加该无机纤维过滤材料的二元复合嘴棒结构示意图；

图3使用二元复合嘴棒的卷烟结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但它们并不是对本发明的限定。

实施例1

制备无机纤维过滤材料。称取高岭土0.5份、石灰石5份、石英砂60份、硼砂0.5份、萤石0.2份、硭硝2份和二氧化钛1份。将各原料混合均匀，混合物粉碎到100目，然后于高温炉中加热到1100℃熔融，熔融物通过抽丝设备拉成直径为0.2μm、长度为2mm的超细丝，将超细丝软化后卷制成直径为0.5mm的颗粒，即为所需的无机纤维过滤材料。

实施例2

制备无机纤维过滤材料。称取高岭土2.5份、石灰石10份、石英砂75份、硼砂1份、萤石0.6份、硭硝4份和氧化铝1.5份。将各原料混合均匀，混合物粉碎到250目，然后于高温炉中加热到1300℃熔融，熔融物通过抽丝设备拉成直径为0.5μm、长度为3.5mm的超细丝，将超细丝软化后卷制成直径为0.8mm的颗粒，即为所需的无机纤维过滤材料。

实施例3

制备无机纤维过滤材料。称取高岭土5份、石灰石15份、石英砂90份、硼砂2份、萤石1份、硭硝6份和硅酸镁2份。将各原料混合均匀，混合物粉碎到400目，然后于高温炉中加热到1500℃熔融，熔融物通过抽丝设备拉成直径为0.8μm、长度为5mm的超细丝，将超细丝软化后卷制成直径为1.0mm的颗粒，即为所需的无机纤维过滤材料。

应用实施例1

对实施例1、2和3所得无机纤维过滤材料的安全性进行了初步测试，结果表明：该材料中没有挥发性有机物检出，有害重金属元素≤2.0μg/g，放射性Ira≤0.4，细菌总数≤20个/g，主要指标均符合食品卫生的要求。

应用实施例2

将实施例1、2和3所得无机纤维过滤材料应用于卷烟。卷烟包括烟丝段和嘴棒，嘴棒的芯材采用烟用醋酸纤维丝束。嘴棒由唇端外段与烟丝端内段二元复合组成，两段的长度相同。两者具有不同的吸阻，外段与内段的吸阻差值为5～20毫米水柱。所用卷烟纸克重为30～70g/m²、透气度为50～120CU。所用水松纸透气度为200～400CU、并在距离唇端面10～12毫米的位置设有激光打孔。烟支的重量为0.93+0.02g，圆周24.5mm，长度为84mm(其中嘴棒长度为20-30mm)，卷烟结构见图3。

用荧光染料指示，进行了卷烟抽吸实验(不点燃卷烟)，每次抽吸20支，抽吸口数为16口，用剑桥滤片捕集，剑桥滤片上没有观察到染有荧光染料的超细无机纤维材料，说明在卷烟实际抽吸时该材料不会被吸入口腔。

应用实施例3

采用PM5N/AF2/TF3丝束成型设备、嘴棒二元复合设备生产出含该无机纤维颗粒的二元复合嘴棒，嘴棒的结构见图2。无机纤维颗粒的添加量为嘴棒醋酸纤维重量的2％，嘴棒成型纸透气度为4500CU。用该二元复合嘴棒制成了卷烟，卷烟结构见图3。该卷烟的叶组为云南某品牌卷烟的叶组(上部烟叶为20％，中部烟叶为40％，下部烟叶为30％，膨胀梗丝5％，烟草薄片5％)。辅料搭配为：采用克重为50g/m²、透气度为80CU的卷烟纸，水松纸透气度为200CU。成品卷烟烟支的重量为0.93+0.02g，圆周为24.5mm，长度为84mm(其中嘴棒长度为25mm)。

对该卷烟进行了烟气特殊有害成分(苯并[α]芘、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚)的分析，其中苯酚采用烟草行业标准YC/T 255-2008的方法测定、苯并[α]芘采用GB/T 21130-2007的方法测定、NNK采用Croesta组织推荐的“气相色谱-热能检测器检测法测定”；用辅料和叶组相同的常规嘴棒卷烟作为对照样。结果表明：和对照样相比，采用无机纤维复合嘴棒卷烟的苯酚的降低幅度为36％，NNK的降低幅度为28％，苯并[α]芘的降低幅度为42％。

应用实施例4

采用PM5N/AF2/TF3丝束成型设备、嘴棒二元复合设备生产出含该无机纤维颗粒的二元复合嘴棒，无机纤维颗粒的添加量为嘴棒醋酸纤维重量的5％，嘴棒成型纸透气度为2000GU。用该二元复合嘴棒制成了卷烟；该卷烟的叶组为云南某品牌卷烟的叶组(上部烟叶为10％，中部烟叶为46％，下部烟叶为20％，膨胀烟丝为12％，膨胀梗丝6％，烟草薄片6％)。辅料搭配为：采用克重为40g/m²、透气度为50CU的卷烟纸，水松纸透气度为80CU。烟支的重量为0.93+0.02g，圆周24.5mm，长度为84mm(其中嘴棒长度为20mm)。

对该卷烟进行了烟气特殊有害成分(苯并[α]芘、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚)的分析，其中苯酚采用烟草行业标准YC/T 255-2008的方法测定、苯并[α]芘采用GB/T 21130-2007的方法测定、NNK采用Croesta组织推荐的“气相色谱-热能检测器检测法”测定；用辅料和叶组相同的常规嘴棒卷烟作为对照样。结果表明：和对照样相比，采用无机纤维复合嘴棒的卷烟的苯酚的降低幅度为42％，NNK的降低幅度为33％，苯并[α]芘的降低幅度为48％。

应用实施例5

采用PM5N/AF2/TF3丝束成型设备、嘴棒二元复合设备生产出含该无机纤维颗粒的二元复合嘴棒，无机纤维颗粒的添加量为嘴棒醋酸纤维重量的1％，嘴棒成型纸透气度为5000CU。用该二元复合嘴棒制成了卷烟；该卷烟的叶组为云南某品牌卷烟的叶组(上部烟叶为20％，中部烟叶为35％，下部烟叶为30％，膨胀烟丝为10％)。辅料搭配为：采用克重为50g/m²、透气度为100CU的卷烟纸，水松纸透气度为380CU。烟支的重量为0.93+0.02g，圆周24.5mm，长度为84mm(其中嘴棒长度为28mm)。

对该卷烟进行了烟气特殊有害成分(苯并[α]芘、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚)分析，其中苯酚采用烟草行业标准YC/T 255-2008的方法测定、苯并[α]芘采用GB/T 21130-2007的方法测定、NNK采用Croesta组织推荐的“气相色谱-热能检测器检测法”测定；用辅料和叶组相同的常规嘴棒卷烟作为对照样。结果表明：和对照样相比，采用无机纤维复合嘴棒的卷烟的苯酚的降低幅度为38％，NNK的降低幅度为26％，苯并[α]芘的降低幅度为42％。

Claims

1.一种能降低卷烟烟气中苯并[α]芘、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮、苯酚的无机纤维过滤材料，由下述重量份的原料制成：高岭土0.5～5份、石灰石5～15份、石英砂60～90份、硼砂0.5～2份、萤石0.2～1份、硭硝2～6份和微量添加剂1～2份，其中所述的微量添加剂为二氧化钛、氧化铝或硅酸镁中的一种；将各原料混合均匀，混合物粉碎到100～400目，然后于高温炉中加热到1100～1500℃熔融，熔融物通过抽丝设备拉成直径为0.2～0.8μm、长度为2～5mm的超细丝，将超细丝软化后卷制成直径为0.5～1.0mm的颗粒，即为所需的无机纤维过滤材料。

2.权利要求1所述无机纤维过滤材料在卷烟滤嘴中的应用，其特征在于：将所述无机纤维过滤材料应用于二元复合嘴棒，嘴棒的芯材采用烟用醋酸纤维丝束，无机过滤材料的添加量为烟用醋酸纤维丝束重量的1％～5％。