CN102273732B

CN102273732B - 一种弱极性卷烟纸质滤材及其制备和应用方法

Info

Publication number: CN102273732B
Application number: CN 201110149439
Authority: CN
Inventors: 刘建福; 金勇�; 李克; 谭海风; 谭新良; 刘金云; 王诗太; 范红梅; 姚舜
Original assignee: China Tobacco Hunan Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Hunan Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2031-06-03
Also published as: CN102273732A

Abstract

本发明涉及一种弱极性纸质滤材及其制备和应用，属于卷烟过滤棒的制备技术领域。该纸质滤材中含有2～50％的弱极性化学纤维和0.1～3％的极性调节助剂，其余为木浆纤维、麻浆纤维等天然植物纤维。本发明的优点是：通过降低卷烟纸质滤材整体的极性，显著改善了纸质滤材卷烟的吸味，并且该方法工艺可靠性高，容易实现工业化生产。

Description

一种弱极性卷烟纸质滤材及其制备和应用方法

技术领域

本发明属于卷烟过滤嘴的制备技术领域，涉及一种弱极性纸质滤材及其制造，以及在卷烟中的应用。

背景技术

随着人们越来越关注吸烟与健康的问题，烟草行业也不断加大降焦减害材料的开发。利用滤嘴除去烟气中有害成分是最直接有效、采用最普遍的方法，卷烟滤嘴平均可滤除卷烟烟气中30％～40％焦油。自1930年第一支带滤嘴的卷烟诞生以来，过滤材料的研究开发一直是烟草行业研究的重点。纸质滤材是应用最早的过滤材料，具有价格便宜、过滤效率高和易降解的优势，但自1951年醋酸纤维滤嘴问世以后，由于纸质滤材对卷烟感官质量的影响，极大的限制了纸质滤材在卷烟中的应用，迅速被醋酸纤维滤嘴替代。近年来许多国家的过滤嘴卷烟市场份额急剧增长，超过了90％，甚至接近于100％，但全球范围内，纸质滤材卷烟仅有产量很小的一两个品牌在生产，产量在带滤嘴的卷烟中几乎可以忽略不计。

随着烟草行业对减害降焦的不断重视，由于纸质滤材特有的高过滤性能，在全球烟草行业又重新掀起了纸质滤材的研究热潮。Philips Morris、Willianmson、英美烟草公司等对采用纸质滤材和醋酸纤维滤材的卷烟进行了大量烟气对比分析，发现纸质滤材对部分半挥发性成分，比如，丙烯醛、苯酚等的截留效率较低，对水分吸附较高。而醋酸纤维滤嘴去除半挥发性化合物的效果要比去除低挥发性化合物的效果高。现在普遍的观点认为正是由于纸滤嘴与醋酸纤维滤嘴吸附的差异，造成了纸质滤材卷烟不良的吸味，这也是限制纸质滤材在卷烟中应用的关键因素。

将纸质滤材制备的滤棒与醋酸纤维滤棒结合制备复合滤棒能显著的改善滤棒的外观，但对吸味的改善很微弱。中国专利CN200620020835、CN200620020834和CN200720086952分别介绍了纸与醋纤二元复合滤棒的制备方法、纸加活性炭与醋纤二元复合滤棒的制备方法，和由再生纸与沟槽醋酸纤维滤棒进行复合的滤嘴棒的制备，这些专利的目的是纸质滤材复合滤棒的成型制备和进一步提高纸质滤材复合滤棒的降焦性能。但是，这些专利没有涉及纸质滤材卷烟吸味的改善。

通过对纸质滤材制备方法的改变、纤维组成的变化或进行修饰是有可能改善纸质滤材卷烟吸味的途径。中国专利CN200510024998介绍了一种干法纸卷烟滤棒及其制备的方法，但没有涉及干法纸对卷烟吸味的影响的评价。考虑到醋酸纤维滤棒生产中废滤棒的利用，专利CN200710098076和CN200710098075介绍了一种含醋酸纤维纸的制造技术及相应的卷烟用滤嘴棒的制造技术，这些专利仍然只是涉及纸质滤材降焦性能的评价，没有涉及对卷烟吸味影响的评价。

通过纸质滤材卷烟与醋酸纤维滤材卷烟烟气成分的分析比较，对纸质滤材进行修饰，试图通过选择性的降低纸质滤材卷烟烟气中的酚类、醛类等物质，使纸质滤材卷烟的烟气更加接近醋酸纤维滤材卷烟的烟气成分，从而改善纸质滤材卷烟的吸味。专利CN200810107510和CN200810143462通过用氨基化合物涂布纸质滤材来降低卷烟烟气中醛类物质和醛类物质；专利CN200710192692和专利CN201010279574分别通过含氟表面活性剂涂布纸质滤材和采用含胺类化合物官能化的醋酸纤维的纸质滤材显著降低了卷烟烟气中的苯酚等；专利CN201010283619通过离子液体修饰纸质滤材降低了卷烟烟气中的氢氰酸；专利CN201010200267通过聚乙二醇、乙酰丙酸、三甘醇二乙酸酯等化合物涂布成型纸，降低了卷烟烟气中苯酚、NH₃的释放量。这些研究针对卷烟烟气中不同种类的有害物质，进行了选择性降低的研究，部分改善了卷烟吸味，但新添加的物质往往又造成对卷烟感官质量的新影响。

卷烟烟气是不断变化的极复杂的化学物质的混合物，卷烟感官质量是在这个复杂体系里的复杂化合物共同作用的结果，并且并不是烟气组分中单一化合物含量越大对感官质量的贡献也越大，以通过单一的增加或减少纸质滤材卷烟烟气中的某些成分是难以从根本上改善纸质滤材卷烟感官质量的。

卷烟烟气是气相、蒸汽、半挥发相和粒相组成的复杂体系，卷烟滤嘴材料主要是通过机械拦截和吸附两种途径影响卷烟烟气。卷烟滤嘴的拦截过滤机制主要有直接拦截过滤机制，惯性碰撞过滤机制和扩散沉积过滤机制，其中最普遍是直接拦截。纸质滤材与醋酸纤维滤材相比，除了具有相似的对烟气粒相物产生机械截留的特性外，还具有特殊的过滤机理，由于纸质滤材纤维间存在因填充密度不同而形成的细微通道，在抽吸时产生不同的压降，增加了烟气粒子横向扩散而被截留的几率。除了卷烟滤嘴材料对卷烟烟气的机械截留外，卷烟烟气成分与过滤材料之间还存在分子间作用力形成的吸附，吸附力是多种力的复杂组合，其中最常起作用的是范德华(Van derWaals)引力和偶极作用力，当吸附剂与被吸附物都具有某种程度的极性时，偶极作用力是构成吸附力的主要部分。影响卷烟感官质量主要组分是卷烟烟气中有机化合物，在有机化合物中，除少数为非极性分子外，大多数是具有极性的，因此吸附过滤材料的极性对卷烟烟气的过滤性能有显著的影响，进而显著影响卷烟感官质量。

本发明通过对卷烟烟气整体特征进行分析，首次从卷烟烟气整体平衡的角度出发，通过调节纸质滤材的极性，使纸质滤材的极性接近醋酸纤维的极性，从而从根本上解决了纸质滤材对卷烟感官质量的不良影响，为纸质滤材在卷烟上的工业化应用提供了极其重要的技术支撑。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种卷烟滤棒用的纸质材料，显著改善纸质滤材对卷烟感官质量的影响。

本发明的另一目的旨在提供上述卷烟滤棒用纸质材料简单实用的制备方法。

本发明还有一目的在于提供上述卷烟滤棒用纸质材料制成的卷烟滤棒的应用。

本发明是通过以下实施方式实现的。

一种弱极性卷烟纸质滤材含有：木浆纤维和麻浆纤维中的一种或两种，弱极性的化学纤维和极性调节助剂。

所述的弱极性化学纤维包括聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚苯乙烯纤维和聚酯纤维中的一种或几种。

所述的弱极性化学纤维在纸质滤材中重量含量为2～50％，优选为10～30％。

所述的极性调节助剂为乙二胺、二亚乙基二胺、三亚乙基四胺、聚酰胺多胺环氧氯丙烷、聚乙烯亚胺、乙二醛、丙二醛、双醛淀粉、戊二醛、十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或几种。

所述的极性调节助剂的用量为绝干浆的0.1～3％。(绝干浆即纤维含量为100％，不含任何水分的浆料)

所述的弱极性卷烟纸质滤材的制备方法：选取木浆纤维和麻浆纤维中的一种或两种，与弱极性化学纤维混合，混合纤维经疏解、盘磨打浆后，在浆料里添加极性调节助剂，采用湿法制纸，得到纸质滤材。

所述的弱极性卷烟纸质滤材的应用方法，是将所述的纸质滤材通过成型制成纸质滤棒应用于卷烟，或进一步将所述的纸质滤材成型的纸质滤棒与醋酸纤维滤棒、聚丙烯纤维滤棒复合成型为复合滤棒应用于卷烟。

本发明的有益效果为：通过制备弱极性纸质滤材，进而制备的纸质滤棒，在保持纸质滤材对焦油的高过滤性能的基础上，能显著改善普通纸质滤材对卷烟感官质量的影响，极大地提高了纸质滤材在卷烟中的适用性，尤其是在低焦油卷烟中的适用性。本方法效果明显、稳定，工艺路线成熟，具有极高的工业化实现性。

附图说明

图1为纯木浆纤维纸、醋酸纤维和弱极性纸质滤材的动态总表面能(γ^s)比较图。

从图中可以看出，纯木浆纤维纸在1.609秒就达到了极高的峰值4003.888mN/m，弱极性纸质滤材和醋酸纤维在相近的时间，分别是4.828秒和4.844秒，达到了相近的峰值，分别是116.258和92.401mN/m。结果说明，采用本发明的方法得到了弱极性纸质滤材。

具体实施方式

以下的实施过程及实施例旨在进一步说明本发明，而不是对本发明的限定。

实施例1

将木浆纤维和聚丙烯纤维混合，聚丙烯纤维占总重量的20％，混合纤维经疏解、盘磨打浆后，在浆料里添加绝干浆重量1％的聚乙烯亚胺，采用湿法制纸，得到克重为35g/m²的纸质滤材原纸。

将得到的弱极性纸质滤材经分切、压纹后，成型制备卷烟纸质滤棒，进而卷接制备卷烟。对弱极性纸质滤材卷烟进行烟气分析和卷烟感官质量评价，发现与对照醋酸纤维滤棒卷烟比较，焦油明显降低，卷烟感官质量评价基本一致；与对照纯木浆纸质滤材卷烟相比，焦油水平基本一致，但卷烟感官质量明显得到改善。

实施例2

将木浆纤维和聚乙烯纤维分别疏解、盘磨打浆，聚乙烯纤维占总重量的10％，然后将两种浆料按重量比例混合，在浆料里添加绝干浆重量0.8％的双醛淀粉，采用湿法制纸，得到克重为40g/m²的纸质滤材原纸。

将得到的弱极性纸质滤材经分切、压纹后，成型制备卷烟纸质滤棒，将该纸质滤棒与醋酸纤维滤棒按长度10∶15的比例进行复合制备成复合滤棒，进而用纸/醋纤复合滤棒卷接制备卷烟。

对弱极性纸质滤材复合滤棒卷烟进行烟气分析和卷烟感官质量评价，发现与对照醋酸纤维滤棒卷烟比较，焦油明显降低，卷烟感官质量评价基本一致；与对照纯木浆纸质滤材复合滤棒卷烟相比，焦油水平基本一致，但卷烟感官质量明显得到改善。

实施例3

将木浆纤维和聚苯乙烯纤维分别疏解、盘磨打浆，聚苯乙烯纤维占总重量的8％，然后将两种浆料按重量比例混合，在浆料里添加绝干浆重量0.7％的十二烷基苯磺酸钠和1.5％的聚乙烯亚胺，采用湿法制纸，得到克重为36g/m²的纸质滤材原纸。

实施例4

将木浆纤维和聚酯纤维分别疏解、盘磨打浆，聚酯纤维占总重量的30％，然后将两种浆料按重量比例混合，在浆料里添加绝干浆重量0.5％的聚乙二醇辛基苯基醚和1％的聚酰胺多胺环氧氯丙烷，采用湿法制纸，得到克重为32g/m²的纸质滤材原纸。

实施例5

将木浆纤维和聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚苯乙烯纤维和聚乙烯纤维混合，聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚苯乙烯纤维和聚乙烯纤维分别占总重量的4％、4％、6％和6％，混合纤维经疏解、盘磨后，在浆料里添加绝干浆重量0.6％的十二烷基苯磺酸钠和1.1％的三亚乙基四胺，采用湿法制纸，得到克重为40g/m²的纸质滤材原纸。

由上述实施例得到的卷烟，卷烟样品说明见表1，卷烟烟气分析和专业卷烟感官质量评吸评价后，结果分别见表2和表3：

表1卷烟样品说明

表2卷烟产品烟气分析结果

表3卷烟感官质量评价结果

从上表2和表3的数据可以看出，与对照醋酸纤维滤棒卷烟比较，弱极性纸质滤材卷烟的焦油明显降低，卷烟感官质量评价基本一致；与对照纯木浆纸质滤材复合滤棒卷烟相比，弱极性纸质滤材卷烟的焦油水平基本一致，但卷烟感官质量明显得到改善。本发明的结果说明，采用在造纸原料中添加弱极性化学纤维和极性调节助剂能得到弱极性的纸质滤材，从而能在显著降焦的基础上，极大的改善纸质滤材卷烟的感官质量。

Claims

1.一种弱极性卷烟纸质滤材，其特征在于，该纸质滤材含有：木浆纤维和麻浆纤维中的一种或两种，弱极性的化学纤维和极性调节助剂；所述的弱极性化学纤维包括聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚苯乙烯纤维和聚酯纤维中的一种或几种，所述的弱极性化学纤维在纸质滤材中重量含量为10～30%；

所述的极性调节助剂为乙二胺、二亚乙基二胺、三亚乙基四胺、聚酰胺多胺环氧氯丙烷、聚乙烯亚胺、乙二醛、丙二醛、双醛淀粉、戊二醛、十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或几种；

所述的极性调节助剂的用量为绝干浆的0.1～3%。

2.权利要求1所述的弱极性卷烟纸质滤材的制备方法，其特征在于，选取木浆纤维和麻浆纤维中的一种或两种，与弱极性化学纤维混合，混合纤维经疏解、盘磨打浆后，在浆料里添加极性调节助剂，采用湿法制纸，得到纸质滤材。

3.权利要求1所述的弱极性卷烟纸质滤材的应用方法，其特征在于，将所述的纸质滤材通过成型制成纸质滤棒应用于卷烟，或进一步将所述的纸质滤材成型的纸质滤棒与醋酸纤维滤棒、聚丙烯纤维滤棒复合成型为复合滤棒应用于卷烟。