CN101711603A - 一种卷烟复合滤嘴及其制备工艺 - Google Patents

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钟科军
文建辉
蒋健晖
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Abstract

本发明提供了一种卷烟复合滤嘴，由常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B组成，其中加料滤棒B由醋酸纤维滤棒和碳纳米管组成，碳纳米管占加料滤棒B总重量的2.0％～20.0％。卷烟复合滤嘴制备工艺为：先将碳纳米管均匀添加到醋纤滤棒丝束中制成加料滤棒B，再将常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B复合。本发明的卷烟复合滤嘴能选择性去除烟气中含苯环的有害物质，同时能显著降低卷烟烟气中焦油含量及重金属元素，且对卷烟的原有吃味影响较小，消费者容易接受。

Description

一种卷烟复合滤嘴及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种复合卷烟滤嘴，具体涉及一种可选择性降低卷烟烟气中有害成分的卷烟  复合滤嘴及其制备工艺。
背景技术
卷烟在燃吸时产生大量的烟气，消费者通过吸食烟气达到生理和心理上的满足感。但随  着生活质量的不断提高，吸烟与健康之间的矛盾也日益突显，基于《烟草控制框架公约》对烟草制品有害成分具体限制的要求，许多国家已经对卷烟产品的焦油、烟碱和一氧化碳含量作出了具体的限制。同时，消费者对自身的健康保护意识以及环保意识也在不断增强。因此，开发低焦油、低危害的卷烟产品是一种潮流和趋势。在降低焦油含量的同时，如何有选择性的大幅度去除烟气中的有害成分如稠环芳烃、酚类物质、CO、羰基化合物等，又能基本保留卷烟原有的吃味是烟草行业尚未解决的技术难题。
滤嘴是卷烟降焦减害的关键设计环节，利用向嘴中添加各种功能型的吸附材料是人们常采用的方法。吸附技术因吸附剂丰富的孔结构、大的比表面积、对低浓度物质的高效吸附等优点而受到烟草科技工作者的青睐。作为吸附剂，将活性炭添加到滤嘴中降低卷烟烟气有害成分的应用最多。1958年，Tareyton牌卷烟滤嘴就添加了活性炭，随后Filtrona公司推出了二复合同芯活性炭滤嘴、活性炭醋纤复合滤嘴(AAD)、活性炭片滤棒(APF)等功能性滤棒。近年来，各种复合活性炭纤维材料在滤嘴中的应用越来越多，专利CN200510031182.X公开了一种有效降低卷烟烟气气相自由基的复合卷烟滤嘴及其制备方法，该卷烟滤嘴含有阿魏酸、次亚磷酸钠和活性炭，能有效降低烟气中气相自由基含量20.6～29.4％。专利CN01139277.0公开了一种降低卷烟烟气有害成分的卷烟滤嘴，其中的添加剂包括活性炭、茶多酚和碧罗芷，可使气相自由基降低14.8～23.4％，稠环芳烃类化合物降低10.9-74.2％，氮亚硝胺中主要成分NNN、NNK、NAT和NAB下降0.4-33.0％。
纳米材料因其具有尺寸效应、表面界面效应等独特的性质，在催化、功能添加剂以及新  功能材料方面的应用日益广泛。陈志钢等人的研究(应用化学，2004，21(4)：365-368)表明，碳纳米管在烟气有害成分的吸附能力上要明显优于活性炭、NaCl、MgSO4以及其他材料。专利CN1587455A公开了一种含碳纳米管结构的聚合物纤维，将碳纳米管、聚合物纤维和三醋酸甘油酯预先混合，超声分散，然后将制得的复合粘接剂加入到聚合物纤维中，制成碳纳米管复合滤嘴。该滤嘴可有效滤除烟气中的焦油、苯并芘、酚类、吡啶基丙烯醛、苯并蒽等有害物质。该专利技术不足之处在于：首先，该工艺比较复杂，不利于大规模生产应用；其次，所制得的滤嘴因吸食端有明显的碳纳米管黑斑，让消费者难以接受；此外，其制备的滤嘴对烟气中有害物质的去除也没有任何选择性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卷烟复合滤嘴，该复合滤嘴含碳纳米管结构，在选择性降低卷烟烟气中有害成分的同时保留卷烟原有吃味。
本发明的卷烟复合滤嘴由常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B组成，其中加料滤棒B由醋酸纤维滤棒和碳纳米管组成，碳纳米管为加料滤棒B总重量的2.0％～20.0％。
所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管，碳纳米管长度直径比为103～106；碳纳米管占加料滤棒B总重量优选为2.5％～12.5％；常规醋酸纤维滤棒A位于滤嘴吸食端，加料滤棒B位于滤棒A和烟丝之间，常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B的长度比为2∶1～1∶3。
本发明的另一目的在于提供一种卷烟复合滤嘴的制备工艺，包括以下步骤：
1)加料滤棒B的制备：根据碳纳米管相对加料滤棒B的重量百分比，在滤棒成型机上利用定量辊将碳纳米管均匀添加到开松的醋纤滤棒丝束中，制成加料滤棒B；
2)卷烟过滤嘴的制备：将常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B复合，制成降低卷烟烟气有害成分的卷烟复合滤嘴。
所述加料滤棒B还可以采用以下工艺制作：根据碳纳米管相对加料滤棒B的重量百分比，将碳纳米管和粘合剂三醋酸甘油酯按1∶4～1∶1的比例混合均匀，得到碳纳米管复合粘合剂，然后在滤棒成型机上，在丝束进入集丝器前将碳纳米管复合粘合剂均匀添加到正在成型的醋纤滤棒丝束中，制成加料滤棒B。所述粘合剂三醋酸甘油酯添加量为滤棒丝束重量的8％～10％。
本发明的优点在于：
1、由于碳纳米管表面是富含π电子的多烯结构，使得碳纳米管与苯环之间存在较强的π-π共轭效应，因此碳纳米管能选择性地去除烟气中含苯环的有害物质如苯并芘、苯并蒽等稠环芳烃、酚类物质等。
2、由于卷烟滤嘴内部具有纳米级的吸附过滤孔道，通过发挥碳纳米管优异的吸附性能，能显著降低卷烟烟气中焦油含量及重金属元素如Pb、Cd。
3、由于碳纳米管长度在几十至几百微米，具有很大的长径比，加上滤嘴吸食端的常规醋酸纤维滤棒A的阻挡，因此碳纳米管与醋酸纤维丝束结合稳定，不会被吸入人体。
4、本发明的卷烟复合滤嘴对卷烟的原有吃味影响较小，且外观与普通滤嘴完全一致，消费者容易接受。
5、本发明的卷烟复合滤嘴的滤棒设计还兼有防伪功能。
具体实施方式
以下实施例旨在更具体地描述本发明而不是对本发明的进一步限定，本发明可以按发明内容所述的任一方式实施。
实施例1
一种降低卷烟烟气有害成分的卷烟滤嘴，由常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B组成。在制备滤棒B时，在滤棒成型机上利用定量辊将碳纳米管按加料滤棒重量B的5.0％均匀添加到开松的醋纤滤棒丝束中，然后将含有碳纳米管的醋酸纤维丝束卷制成型，制成加料滤棒B。最后将加料滤棒B和常规醋酸纤维滤棒A复合，制成降低卷烟烟气中有害成分的复合卷烟滤嘴，其中常规醋纤滤棒A和加料滤棒B的长度比为1∶1。将该复合卷烟滤嘴制成卷烟，抽吸时该滤嘴对卷烟烟气中焦油、苯并[a]芘等有害物质的去除率见表1。
表1滤嘴对卷烟烟气中有害物质的去除率
化合物 对照测量值 本发明测量值 去除率(％)
焦油 13.25mg/支 7.95-10.63mg/支 19.8-40.0
苯并[a]芘 11.41ng/支 3.57-8.16ng/支 28.5-68.7
苯并[e]芘 8.73ng/支 2.19-6.02ng/支 31.0-74.9
苯并[a]蒽 13.94ng/支 6.28-10.04ng/支 28.0-54.9
苯酚 21.73μg/支 15.67-18.84μg/支 13.3-27.9
邻-苯二酚 98.26μg/支 53.25-77.31μg/支 21.3-45.8
Cd 137ng/支 53-87ng/支 36.5-61.3
Pb 149ng/支 74-121ng/支 18.8-50.3
实施例2
一种降低卷烟烟气有害成分的卷烟滤嘴，由常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B组成。在制备滤棒B时，将碳纳米管和粘合剂三醋酸甘油酯按1∶2的比例混合均匀，得到碳纳米管复合粘合剂，然后在滤棒成型机上，在丝束进入集丝器前，将碳纳米管复合粘合剂按加料滤棒重量B的4.0％均匀添加到正在成型的醋纤滤棒丝束中，制成加料滤棒B。最后将加料滤棒B和常规醋酸纤维滤棒A复合，制成降低卷烟烟气中有害成分的复合卷烟滤嘴，其中常规醋纤滤棒A和加料滤棒B的长度比为1∶1。将该复合卷烟滤嘴制成卷烟，抽吸时该滤嘴对卷烟烟气中焦油、苯并[a]芘等有害物质的去除率见表2。
表2滤嘴对卷烟烟气中有害物质的去除率
化合物 对照测量值 本发明测量值 去除率(％)
焦油 13.25mg/支 10.32-12.40mg/支 6.4-22.1
苯并[a]芘 11.41ng/支 5.77-9.23ng/支 19.1-49.4
苯并[e]芘 8.73ng/支 3.85-6.49ng/支 25.6-55.9
苯并[a]蒽 13.94ng/支 6.81-12.01ng/支 13.8-51.1
苯酚 21.73μg/支 15.93-19.25μg/支 11.4-26.7
化合物 对照测量值 本发明测量值 去除率(％)
邻-苯二酚 98.26μg/支 55.52-81.37μg/支 17.2-43.5
Cd 137ng/支 56-91ng/支 33.5-59.1
Pb 149ng/支 76-129ng/支 13.4-49.0

Claims (7)

1.一种卷烟复合滤嘴，由常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B组成，其特征在于：所述加料滤棒B由醋酸纤维滤棒和碳纳米管组成，其中碳纳米管占加料滤棒B总重量的2.0％～20.0％。
2.根据权利要求1所述的一种卷烟复合滤嘴，其特征在于：所述碳纳米管占加料滤棒B总重量的2.5％～12.5％。
3.根据权利要求1所述的一种卷烟复合滤嘴，其特征在于：所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管，碳纳米管长度直径比为103～106。
4.根据权利要求1所述的一种卷烟复合滤嘴，其特征在于：所述常规醋酸纤维滤棒A位于滤嘴吸食端，加料滤棒B位于滤棒A和烟丝之间，常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B的长度比为2∶1～1∶3。
5.权利要求1所述的一种卷烟复合滤嘴的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)加料滤棒B的制备：根据碳纳米管相对加料滤棒B的重量百分比，在滤棒成型机上利用定量辊将碳纳米管均匀添加到开松的醋纤滤棒丝束中，制成加料滤棒B；
2)卷烟过滤嘴的制备：将常规醋酸纤维滤棒A和加料滤棒B复合，制成降低卷烟烟气有害成分的卷烟复合滤嘴。
6.根据权利要求5所述的一种卷烟复合滤嘴的制备工艺，其特征在于：所述加料滤棒B的制备可采用以下工艺：根据碳纳米管相对加料滤棒B的重量百分比，将碳纳米管和粘合剂三醋酸甘油酯按1∶4～1∶1混合均匀，得到碳纳米管复合粘合剂，然后在滤棒成型机上，在丝束进入集丝器前将碳纳米管复合粘合剂均匀添加到正在成型的醋纤滤棒丝束中，制成加料滤棒B。
7.根据权利要求6所述的一种卷烟复合滤嘴的制备工艺，其特征在于：所述粘合剂三醋酸甘油酯添加量为滤棒丝束重量的8％～10％。
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