CN102532609A - 复合颗粒、香烟过滤嘴及其制造方法、以及香烟 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合颗粒、香烟过滤嘴及其制造方法、以及香烟。制备了包括乙酸纤维素和至少一种选自氨基酸和氨基磺酸的氨基化合物(特别是碱性氨基酸)的复合颗粒。所述氨基化合物可负载于所述乙酸纤维素的颗粒上。所述复合颗粒可具有如下粒径：不少于90重量％的所述复合颗粒通过具有1.7mm孔尺寸的筛而不能通过具有0.10mm孔尺寸的筛，且这些筛符合JISZ8801-12006。相对于100重量份的所述乙酸纤维素，所述氨基化合物的比例可为约1～30重量份。可将所述复合颗粒与纤维素酯丝束结合，以制造香烟过滤嘴。所述复合颗粒选择性地和有效地除去醛化合物(例如甲醛)同时保持怡人成分(例如尼古丁和焦油)。

Description

复合颗粒、香烟过滤嘴及其制造方法、以及香烟
技术领域
本发明涉及用于选择性地和有效地减少醛化合物(特别是甲醛)同时保持怡人(palatable)成分例如尼古丁或焦油的复合颗粒、包括所述复合颗粒的香烟过滤嘴和制造所述香烟过滤嘴的方法、以及具有所述香烟过滤嘴的香烟。
背景技术
目前，关于吸烟对健康的影响，在香烟领域中需要减少香烟烟雾中有害成分的技术。香烟烟雾包含各种有害成分。尤其是，醛化合物例如甲醛不仅具有刺激性臭味，而且被视为过敏原(allergen)。然而，难以通过使用常用的香烟过滤嘴进行吸附而除去所述醛化合物。为了吸附有害物质，通常广泛地使用活性炭。例如日本专利申请特表No.2009-519034(JP-2009-519034A，专利文献1)公开了香烟过滤嘴，其包括吸嘴(mouth end)、活性炭以及位于所述活性炭与所述吸嘴之间的经碳酸氢钠处理的纤维。
然而，典型地使用活性炭的物理吸附不仅除去有害物质而且除去香烟烟雾中的怡人成分。换言之，尼古丁、焦油和其它香味成分的除去改变香烟烟雾的味道，使得抑制了在吸烟中的满足感。因此，需要从主流香烟烟雾中选择性吸附醛化合物的方法。
在这方面，作为能够选择性除去主流烟雾中的甲醛的香烟，日本专利特许公布No.3895327(JP-3895327B，专利文献2)公开了包括烟丝条(tobaccorod)和与所述烟丝条连接的48.3～146.7mg水滑石化合物的香烟。该文献还公开了形成包括具有不大于10μm平均粒径的颗粒状水滑石化合物的纸张以制造香烟。
然而，在该香烟中，所述颗粒状水滑石化合物容易脱离和飞散(scatter)。
另一方面，作为使用有机成分除去有害成分的方法，WO2009/031248(专利文献3)公开了包括至少一种选自氨基酸和氨基磺酸的氨基化合物以及硅胶的组合物和包括所述组合物的香烟过滤嘴。该文献还公开了所述过滤嘴具有所述组合物填充在分开的过滤嘴中的间隙中的三重结构。
然而，由于该组合物包含硅胶，香烟的味道显著地改变。另外，在包括乙酸纤维素丝束的过滤嘴中使用增塑剂(例如三乙酸甘油酯)降低了吸附甲醛的能力。此外，由于所述过滤嘴具有三重结构，所述过滤嘴的破损涉及到飞散的颗粒多孔材料进入眼睛和肺中的风险。而且，所述三重结构不能改善过滤嘴硬度。
日本专利申请特开No.2007-319041(JP-2007-319041A，专利文献4)公开了其中包括纤丝集合体的载体的至少一部分被氨基酸或其盐覆盖的香烟过滤嘴材料。根据该文献，所述香烟过滤嘴材料是通过用至少包含氨基酸或其盐和极性溶剂的溶液处理所述载体而制造的。
然而，由于该香烟过滤嘴材料中用于保持氨基酸或其盐的载体为丝束的形式，该制造香烟过滤嘴的方法是有局限的。
日本专利申请特开平No.10-215844(JP-10-215844A，专利文献5)公开了香烟过滤嘴，其包括：包括过滤物成分的丝束，以及包含在所述丝束中的与所述过滤物成分结合的水溶性纤维状树脂。该文献还公开了，所述过滤物成分为颗粒或纤维的形式，且颗粒状过滤物成分与纤维状过滤物成分组合使用以形成丝束。
然而，该香烟过滤嘴不能充分地减少甲醛的量。此外，该文献未提及颗粒状过滤物与纤维状过滤物的具体组合，并且在实施例中公开了将水溶性热熔树脂添加至乙酸纤维素丝束。
日本专利特许公布No.3905886(JP-3905886B，专利文献6)公开了以1～27.6mg/每支香烟的量包含碱性氨基酸或其盐的香烟，所述碱性氨基酸或其盐选自：赖氨酸、组氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸、羟嗪、及其盐。根据该文献，将所述碱性氨基酸或其盐的水溶液添加至过滤嘴。
然而，由于所述香烟因向过滤嘴添加液体物质而含水，在香烟储存期间，所述液体物质飞散或移动至烟叶而在烟叶上留下斑点。
传利文献1]JP-2009-519034A(权利要求1)
[专利文献2]JP-3895327B(权利要求和背景技术)
[专利文献3]WO2009/031248(权利要求、第[0054]段及实施例)
传利文献4]JP-2007-319041A(权利要求)
[专利文献5]JP-10-215844A(权利要求1、第[0009]和[0014]段及实施例)
[专利文献6]JP-3905886B(权利要求)
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供用于选择性地和有效地除去醛化合物(例如甲醛)同时保持怡人成分例如尼古丁或焦油的颗粒、包括所述颗粒的香烟过滤嘴、制造所述香烟过滤嘴的方法以及具有所述香烟过滤嘴的香烟。
本发明的另一目的是提供用于与增塑剂一起添加至纤维素酯丝束而不使吸附甲醛的能力恶化的颗粒、包括所述颗粒的香烟过滤嘴、制造所述香烟过滤嘴的方法以及具有所述香烟过滤嘴的香烟。
本发明的又一目的是提供具有高硬度同时保持适中的空气阻力(压力降)的香烟过滤嘴、所述香烟过滤嘴的制造方法以及具有所述香烟过滤嘴的香烟。
本发明的另一目的是提供其中尽管存在大量颗粒也能够防止颗粒脱离的香烟过滤嘴、制造所述香烟过滤嘴的方法以及具有所述香烟过滤嘴的香烟。
为了实现以上目的，本发明的发明人进行了深入研究，并且最终发现，通过将特定的氨基化合物负载于乙酸纤维素颗粒上，可选择性地和有效地除去醛化合物(例如甲醛)同时保持怡人成分(例如尼古丁和焦油)。本发明是基于以上发现完成的。
即，本发明的复合颗粒包括乙酸纤维素和至少一种选自氨基酸和氨基磺酸的氨基化合物。所述乙酸纤维素可为颗粒的形式，且所述氨基化合物可至少负载于乙酸纤维素颗粒的表面上。所述氨基化合物可包括具有多个氨基基团的氨基酸。本发明的复合颗粒可具有如下粒径：不少于90重量％的所述复合颗粒通过具有1.7mm孔尺寸的筛而不能通过具有0.10mm孔尺寸的筛，并且这些筛符合JIS(日本工业标准)Z8801-12006。本发明的复合颗粒可具有0.1～100m2/g的BET比表面积和0.1～0.6的堆积比重。所述乙酸纤维素可具有40～62.5％的乙酰化度。相对于100重量份的所述乙酸纤维素，所述氨基化合物的比例可为约1～30重量份。本发明的复合颗粒可基本上不含壳聚糖或其盐。
本发明还包括有包括所述复合颗粒和纤维素酯丝束的香烟过滤嘴。所述复合颗粒可分散于所述纤维素酯丝束中。所述复合颗粒还可包含增塑剂，且相对于100重量份的所述纤维素酯丝束，所述增塑剂的比例可为约1～10重量份，并且可用所述增塑剂将所述复合颗粒固定至所述纤维素酯丝束。所述增塑剂可包括乙酸甘油酯化合物。所述纤维素酯丝束可包括乙酸纤维素丝束，并且所述纤维素酯丝束可具有10000～50000旦的平均纤度，且所述丝束的纤丝(filament)可具有1～10旦的平均纤度。相对于100重量份的所述纤维素酯丝束，所述复合颗粒的比例可为约100～500重量份。本发明的香烟过滤嘴中，所述复合颗粒可分散于所述纤维素酯丝束中，且所述过滤嘴可具有在300g的负荷下不少于90％的厚度保持率(过滤嘴硬度)，并且在具有100mm长度和8mm直径的滤棒中在17.5ml/秒的空气流速下具有不大于1500mmWG的空气阻力。
本发明还包括所述香烟过滤嘴的制造方法，其包括将所述复合颗粒与纤维素酯丝束结合的步骤。在本发明的方法中，可将所述复合颗粒添加至开纤的纤维素酯丝束。另外，在将所述复合颗粒添加至预先开纤的纤维素酯丝束之后，所述纤维素酯丝束可通过空气流进一步开纤。
此外，本发明包括具有所述香烟过滤嘴的香烟。
具体实施方式
[复合颗粒]
本发明的复合颗粒(或共轭颗粒)的特征在于由于其中包含的乙酸纤维素和特定的氨基化合物而引起的优异的与纤维素酯丝束的优异的亲和性和对醛化合物(例如甲醛)的吸附能力。关于所述复合颗粒的结构，所述复合颗粒可为包括乙酸纤维素和氨基化合物的混合物的颗粒，或者可具有其中乙酸纤维素负载于包括氨基化合物的颗粒上的结构。考虑到优异的吸附甲醛的能力，优选所述氨基化合物至少存在于颗粒的表面上。作为其中所述氨基化合物至少存在于颗粒的表面上的结构，所述氨基化合物优选地负载于所述乙酸纤维素颗粒的具有亚微米至几十微米的尺寸的内孔的表面以及所述乙酸纤维素颗粒的表面两者之上。
(乙酸纤维素颗粒)
使用根据JIS Z8801-12006的筛，所述乙酸纤维素颗粒的粒径(基于原料)为1.7～0.10mm。即，本发明中的乙酸纤维素颗粒具有如下粒径：全部颗粒的不少于90重量％通过具有1.7mm孔尺寸的筛而不能通过具有0.10mm孔尺寸的筛(当全部颗粒的不少于90重量％通过具有1.7mm孔尺寸的筛而不能通过具有0.10mm孔尺寸的筛时，粒径表示为“1.7～0.10mm”；下文中同样适用)。此外，本发明中的所述乙酸纤维素颗粒的粒径优选为1.0～0.18mm且特别优选为1.0～0.425mm。当粒径在此范围之内时，过滤嘴具有高的醛化合物减少率和改善的过滤嘴硬度，而未使压力降显著恶化。
所述乙酸纤维素颗粒的平均粒径例如为约0.1～1.5mm、优选约0.2～1mm、且更优选约0.4～1mm。
所述乙酸纤维素颗粒的形状的实例可包括球形、椭球形、多边形(例如多角棱锥形、立方体形和直角棱柱形)、板状或鳞状(薄片状)、棒状形式以及无定形形式。薄片状形式是广泛使用的。此外，所述乙酸纤维素颗粒可为多孔的(例如具有大量孔的多孔体，每个孔具有亚微米至几十微米的尺寸)。
通过BET方法测量的所述乙酸纤维素颗粒的比表面积(BET比表面积)可选自约0.1～100m2/g的范围。考虑到对甲醛的高吸附能力以及氨基化合物的负载量的改善，所述乙酸纤维素颗粒的比表面积可例如为约1～50m2/g，优选约3～30m2/g，且更优选约5～20m2/g(特别是约8～15m2/g)。
所述乙酸纤维素颗粒的堆积比重可例如为约0.1～0.6g/cm3，优选约0.2～0.55g/cm3，且更优选约0.3～0.5g/cm3。具有在此范围内的堆积比重的乙酸纤维素颗粒在填充时具有优异的操作性，且颗粒的填充重量也可增加。
考虑到负载(或承载)氨基化合物(特别是氨基酸)的能力、对甲醛的吸附能力等，所述乙酸纤维素的乙酰化度可例如选自约40～62.5％的范围，且可优选为约45～60％，优选约50～58％，且更优选51～56％(特别是约54～56％)。
根据本发明，为了改善负载(或承载)氨基化合物的能力，优选的是将所述乙酸纤维素颗粒的比表面积调节在上述范围之内。具有相对大的比表面积的颗粒具有小的堆积比重，并且难以将堆积比重调节在上述范围内。为了制备具有在上述范围之内的比表面积和堆积比重的乙酸纤维素酯颗粒，例如可使用具有在上述范围之内的乙酰化度的原料，可对制造条件中的作为沉积溶剂的乙酸水溶液的乙酸浓度或温度进行控制，且在所述溶液中可包含(或放入)无机盐。
所述乙酸纤维素的聚合度(粘均聚合度)通常可为例如约10～1000(例如约50～1000)、优选约50～900(例如约100～800)、且更优选约200～800。
(氨基化合物)
作为所述氨基化合物，使用选自氨基酸和氨基磺酸的至少一个成员。
所述氨基酸可为中性氨基酸(例如单氨基羧酸)、酸性氨基酸(例如单氨基二羧酸)以及碱性氨基酸(例如二氨基羧酸)的任意一种或多种，或可为含硫氨基酸。
所述氨基酸可为α-氨基酸、β-氨基酸和γ-氨基酸(特别是α-氨基酸)的任意一种或多种。另外，所述氨基酸可为光学活性物质(例如D型和L型)以及外消旋体的任意一种或多种。
所述氨基酸可为聚合物的形式，且例如可为聚氨基酸或具有低聚合度(例如约2～9、优选约2～5、且更优选约2～3的聚合度)的低聚氨基酸。
所述氨基酸可具有取代基，或者可为其中羧基或氨基的至少一个被改性的氨基酸衍生物(例如具有酰胺基的氨基酸衍生物，该酰胺基得自氨基酸的羧基)。
氨基酸的具体实例可包括：脂族氨基酸[例如脂族单氨基羧酸，例如甘氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、天门冬酰胺、氨基琥珀酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、谷氨酰胺或谷氨酸(例如氨基C2-20烷烃羧酸，优选氨基C2-12烷烃羧酸，且更优选氨基C2-8烷烃羧酸)，和脂族多氨基羧酸例如赖氨酸、羟基赖氨酸、精氨酸、半胱氨酸或组氨酸(例如多氨基C2-20烷烃羧酸，优选二氨基C2-12烷烃羧酸～四氨基C2-12烷烃羧酸，且更优选二氨基C2-8烷烃羧酸或三氨基C2-8烷烃羧酸)]，芳族氨基酸(例如芳基烷烃羧酸，例如苯丙氨酸或酪氨酸)，杂环状氨基酸(例如色氨酸，组氨酸，脯氨酸和4-羟基脯氨酸)，以及作为这些氨基酸的聚合物或低聚物的多肽或寡肽。另外，所述氨基酸可为盐的形式，并且所述盐可包括例如碱性盐[例如金属盐(例如碱金属盐(例如钠盐，例如谷氨酸钠或谷氨酸氢钠)，铵盐和胺盐]，和酸性盐[例如盐酸盐(例如盐酸精氨酸)，两种或更多种氨基酸的盐(例如L-赖氨酸-L-谷氨酸盐)]。此外，所述氨基酸可为水合物。这些氨基酸可单独使用或组合使用。
所述氨基磺酸可包括例如与上述氨基羧酸对应的脂族氨基磺酸(例如氨基C2-12烷烃磺酸，例如牛磺酸)和芳族氨基磺酸(例如氨基苯磺酸)。所述氨基磺酸也可与氨基酸一样，为光学活性物质和外消旋体。另外，所述氨基磺酸可为聚合物或可具有取代基。此外，所述氨基磺酸也可与氨基酸一样，为盐的形式。
在这些氨基化合物中，考虑到对甲醛的吸附能力等，优选具有多个氨基基团的氨基酸(例如二氨基C2-12烷烃羧酸～四氨基C2-12烷烃羧酸，例如赖氨酸、羟基赖氨酸、精氨酸、半胱氨酸或组氨酸)。特别地，优选碱性二氨基C2-6烷烃羧酸～三氨基C2-6烷烃羧酸(例如赖氨酸或精氨酸)。
根据所述复合颗粒的结构，相对于100重量份的所述乙酸纤维素(乙酸纤维素颗粒)，所述氨基化合物的比例可选自约0.1～100重量份的范围。当所述氨基化合物负载于所述乙酸纤维素颗粒上时，相对于100重量份的所述乙酸纤维素，所述氨基化合物的比例为例如约1～30重量份，优选约2～25重量份，且更优选约3～20重量份(特别是约5～15重量份)。当所述氨基化合物负载于所述乙酸纤维素颗粒上时，载体的形式和状态不具体地限于特定的一种。考虑到对甲醛的吸附能力，所述氨基化合物优选地至少负载于所述乙酸纤维素颗粒的表面上。更优选地，所述氨基化合物负载于所述乙酸纤维素颗粒的具有亚微米至几十微米的尺寸的内孔的表面以及所述乙酸纤维素颗粒的表面两者上。特别优选地，所述氨基化合物几乎均匀地分散并负载于所述乙酸纤维素颗粒的表面以及所述内孔的表面上。此外，所述氨基化合物可通过化学键(例如通过所述乙酸纤维素的羟基与所述氨基化合物的羧基或磺酸基的反应形成的键)负载于所述乙酸纤维素颗粒上。
[制造复合颗粒的方法]
可根据所述复合颗粒的结构选择制造所述复合颗粒的方法。当所述氨基化合物至少负载于所述乙酸纤维素颗粒的表面上时，该方法可包括将所述乙酸纤维素颗粒添加至包含溶解或分散于溶剂中的所述氨基化合物的液体组合物中以使所述氨基化合物附载于所述颗粒上的步骤。
所述溶剂不具体地限于特定的一种，只要所述氨基化合物能够溶解或分散于所述溶剂中。对于所述氨基酸，优选的溶剂可包括例如水性溶剂(例如水或低级醇)，且广泛地使用水。所述溶剂的量不具体限于特定的一种。相对于100重量份的所述氨基化合物，所述溶剂的量不少于10重量份，例如约50～1000重量份，优选约80～500重量份，且更优选约100～300重量份(特别是约120～200重量份)。为了溶解或分散，可将所述溶剂和所述氨基化合物加热至不低于50℃(例如约60～100℃)并搅拌。
在包括将所述乙酸纤维素颗粒添加至所述液体组合物中的步骤的方法中，可将所述乙酸纤维素颗粒浸入所述液体组合物中，以用所述液体组合物浸渍所述乙酸纤维素颗粒。考虑到所述氨基化合物的均匀负载，优选地在将所述乙酸纤维素颗粒添加至所述液体组合物中之后进行振荡或搅拌。此外，为了蒸发所述溶剂并牢固地负载所述氨基化合物，可通过加热进行干燥。加热温度为例如约50～200℃，优选约60～150℃，且更优选约80～120℃。
[香烟过滤嘴]
本发明的复合颗粒可用于香烟过滤嘴。该香烟过滤嘴包括所述复合颗粒和所述纤维素酯丝束则是足够的。
(纤维素酯丝束)
所述纤维素酯丝束是由纤维素酯纤维形成且具有丝束结构或滤棒结构的纤维束。具体地，所述纤维素酯丝束是具有包括纤维素酯的单纤丝被捆成束的结构的纤维束(具有基本上无限连续长度的多纤丝结构)。具体地，所述纤维素酯丝束是通过将例如约3,000～1,000,000、优选约3,000～100,000、且更优选约5,000～100,000根单纤维(单纤丝)捆扎(或捆成束)而形成的。
所述纤维素酯丝束的平均纤度(总旦数)为例如约10000～50000旦、优选约20000～48000旦、且更优选约25000～45000旦(特别是约30000～43000旦)。
组成所述纤维素酯丝束的单纤维(单纤丝)的平均纤度为例如约1～10旦、优选约1.2～8旦、且更优选1.5～5旦(特别是约1.8～3旦)。所述单纤丝的平均纤维长度可选自约0.1mm～5cm的范围，并且为例如约0.5～30mm、优选约1～20mm、且更优选约3～15mm(特别是约5～10mm)。
单纤丝的横截面形状不特定地限于具体的一种，且可例如为任何形式，例如不规则形式(如Y形的形式、X形的形式、I形的形式、R形的形式和H形的形式)或横截面为中空纤维的形式。横截面的形状优选为多边形不规则形状(例如Y形的形式、X形的形式、I形的形式、R形的形式或H形的形式)。所述单纤丝优选为卷曲的纤维。
组成所述纤维素酯纤维的纤维素酯通常为乙酸纤维素。然而，在能实现本发明的范围内，所述纤维素酯可包含纤维素与各自具有约2～4个碳原子的有机酸的少量混合酯。这样的纤维素酯可包括乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素等。
而且，所述纤维素酯(特别是乙酸纤维素)的取代度(平均取代度)可例如选自约1～3(例如约1～2.9)的范围，并且可优选为约1.5～2.7且更优选约2.2～2.6。
相对于100重量份的所述纤维素酯丝束，所述复合颗粒的比例可选自约10～1000重量份的范围，且可例如为约20～500重量份(特别是约30～400重量份)。
(增塑剂)
根据本发明，所述增塑剂不仅改善所述纤维素酯丝束的成型性(模塑性)，还允许所述乙酸纤维素颗粒的均匀分散。此外，所述增塑剂还起到将乙酸纤维素颗粒固定至所述纤维素酯丝束的作用，这可能是因为所述乙酸纤维素颗粒附着至增塑丝束引起的。
作为所述增塑剂，例如，与所述纤维素酯的酯基(例如乙酰基)具有高亲和性的化合物是优选的。例如可使用多元醇的脂肪酸酯或多元醇低聚物的脂肪酸酯作为所述增塑剂。所述增塑剂的具体实例可包括多元醇与低级脂肪酸(例如C1-4烷烃羧酸，例如乙酸)的酯(例如C3-6烷烃三醇的单C1-4酰化物～三C1-4酰化物，例如单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯或三乙酸甘油酯，优选甘油的单C2-3酰化物～三C2-3酰化物)，以及多元醇低聚物与低级脂肪酸的酯(例如二C3-6烷烃三醇的单C1-4酰化物～四C1-4酰化物，例如二甘油四乙酸酯)。这些增塑剂可单独使用或组合使用。
在这些增塑剂之中，考虑到所述纤维素酯丝束改善的成型性以及与所述乙酸纤维素颗粒优异的亲和性，优选乙酸甘油酯化合物(例如甘油二乙酸酯或三乙酸酯，例如二乙酸甘油酯或三乙酸甘油酯)，特别是三乙酸甘油酯。所述增塑剂例如乙酸甘油酯化合物不仅起到常规的作用(改善丝束的成型性)，而且允许所述乙酸纤维素颗粒在所述丝束中的均匀分散以及通过所述增塑剂将所述乙酸纤维素颗粒固定至所述纤维素酯丝束。
相对于100重量份所述纤维素酯丝束，所述增塑剂的比例为例如约0.1～20重量份、优选约1～10重量份、且更优选约2～8重量份(特别是约5～7重量份)。
(香烟过滤嘴的结构和性质)
香烟过滤嘴的结构可为常规的过滤嘴结构，例如其中包括纤维素酯丝束的过滤嘴被划分为两部分或更多部分[例如划分为两部分(二重)或三部分(三重)]并且在分开的丝束中的间隙用复合颗粒填充的结构(三重结构)、其中将复合颗粒分散于纤维素酯丝束中的结构(斑点犬(dalmatian)结构)、以及其他结构。在这些结构中，考虑到抑制由于破损引起的颗粒飞散、所述过滤嘴硬度的改善、及其他方面，斑点犬结构是优选的。
对于所述斑点犬结构，所述复合颗粒的分散状态(或样式)不特别地限于特定的一种，且可例如为其中所述丝束芯中的复合颗粒浓度高于其它区域的状态。考虑到过滤嘴的性质等，其中所述复合颗粒几乎均匀地分散于所述丝束中的状态是优选的。
具有斑点犬结构的香烟过滤嘴的BET比表面积可例如为约0.5～10m2/g、优选约1～9.8m2/g、且更优选约2～9.5m2/g(特别是约5～9.5m2/g)。根据本发明，由于所述过滤嘴可包含高浓度的所述复合颗粒，因此所述过滤嘴还可具有改善的比表面积以及优异的过滤性质。
具有斑点犬结构的香烟过滤嘴由于丝束中包含的所述复合颗粒而具有高的过滤嘴硬度。所述香烟过滤嘴在300g的负荷下的厚度保持率不少于88％，例如不少于90％(例如约90～99.5％)，优选约91～99％，且更优选约92～98％(特别是约93～97％)。根据本发明，通过将不少于100重量份(特别是不少于200重量份)的所述复合颗粒添加至100重量份的所述纤维素酯丝束，可将所述过滤嘴硬度调节至约93～97％(特别是约94～96％)。
具有斑点犬结构的香烟过滤嘴除了上述高的过滤嘴硬度外还具有适中的压力降。所述香烟过滤嘴在具有100mm长度和8mm直径的滤棒中在17.5ml/秒的空气流速下具有不大于1500mmWG(水位计)的空气阻力(压力降)。所述空气阻力可不大于1000mmWG，并且为例如约250～1000mmWG、优选约300～900mmWG、且更优选约350～800mmWG(特别是约380～600mmWG)。根据本发明，即使在将大量所述复合颗粒添加至所述丝束以改善过滤嘴硬度时，也可制造具有适中的压力降同时抑制空气阻力的极端升高的过滤嘴。
本发明的香烟过滤嘴具有优异的选择性除去甲醛的效率。例如甲醛的减少率可选自不大于90％的范围，且为例如约3～80％，优选约5～70％，且更优选约10～65％(特别是约20～60％)。
另一方面，本发明的香烟过滤嘴中尼古丁的减少率和焦油的减少率各自为不大于40％、优选约0～35％、且更优选约1～25％(特别是约2～15％)。
这些减少率是对那些无所述复合颗粒的香烟过滤嘴的相对值，且可根据下述实施例中描述的方法测量。
所述香烟过滤嘴可包含常规的添加剂，例如其他吸附剂(例如，有机吸附剂如多酚化合物、高级脂肪酸酯、壳聚糖或其盐、或香料，以及无机吸附剂例如活性炭)、无机颗粒(例如高岭土、滑石、沸石、硅藻土、硅胶、石英、碳酸钙、硫酸钡、氧化钛、氧化铝和氧化锆)、湿润剂(例如，烷烃二醇例如乙二醇或丙二醇、聚亚烷基二醇例如二甘醇或三甘醇、以及烷烃三醇例如甘油或三羟甲基丙烷)、切断(staple)(或短)纤维(例如纤维素酯纤维和纤维素纤维)、和有机颗粒(例如合成树脂颗粒和小片木材)、蛋白质(例如明胶和酪蛋白)、热稳定剂(例如碱金属盐或碱土金属盐)、着色剂、增白剂、油、纸用助留剂(retention aid for paper)、施胶剂(sizing agent)，以及天然聚合物或其衍生物(例如纤维素粉末)。这些常规的添加剂可单独使用或组合使用。相对于100重量份的所述纤维素酯丝束，可以例如不大于10重量份、且优选不大于5重量份(例如约0.01～5重量份)的比例包含这些添加剂。
为了进一步改善有害成分的除去，本发明的香烟过滤嘴可包含常规的吸附剂、壳聚糖或其盐、香料等。然而，由于所述香烟过滤嘴包含其上负载氨基化合物的所述复合颗粒并且能有效地除去有害成分例如醛化合物，所述香烟过滤嘴可基本上不含吸附物质例如壳聚糖或其盐。
本发明的香烟具有(或包括)具有这样的性质的香烟过滤嘴。香烟过滤嘴的设置位置不特别地限于特定的位置。在通过卷纸(wrapper)成型为棒形式的香烟中，所述香烟过滤嘴通常设置在烟嘴(mouthpieth)中或者在烟嘴与纸卷香烟之间。附带地，香烟横截面的外周在很多情况下与过滤嘴横截面的外周对应，并且通常可为约15～30mm且优选约17～27mm。
[香烟过滤嘴的制造方法]
本发明的香烟过滤嘴可使用根据常规纺丝方法(干法纺丝、熔融纺丝或湿法纺丝)获得的纤维素酯丝束和复合颗粒(以及任选的增塑剂，例如乙酸甘油酯化合物)根据所述过滤嘴的结构通过常规的方法获得。
具体地，对于具有三重结构的香烟过滤嘴，使用香烟过滤嘴的现有制造装置，所述香烟过滤嘴可通过以下步骤而成型：将一捆纤维素酯丝束开纤，使用用于添加增塑剂的装置将增塑剂添加至开纤的丝束，将所述丝束以给定的直径捆扎(或捆成束)，用滤棒制造机将所得经捆扎的丝束包装在纸中以得到过滤嘴栓(集束体)，并用复合颗粒填充所述过滤嘴栓的空间。
另一方面，对于具有斑点犬结构的香烟过滤嘴，使用香烟过滤嘴的现有制造装置，所述香烟过滤嘴可通过以下步骤而成型：将一捆纤维素酯丝束开纤，使用用于添加增塑剂的装置将增塑剂添加至开纤的丝束，进一步地使用用于添加活性炭的装置(炭添加系统或机械)将乙酸纤维素颗粒添加至所述丝束，将所述丝束以给定的直径捆扎(或捆成束)，并且用滤棒制造机将所得经捆扎的丝束包装在纸中用于固定，以得到过滤嘴栓(集束体)。
根据本发明，由于所述复合颗粒包括所述乙酸纤维素和特定的氨基化合物，因此能够选择性地和有效地除去醛化合物(例如甲醛)同时保持怡人成分例如尼古丁或焦油。另外，可将所述复合颗粒与增塑剂一起添加至所述纤维素酯丝束而不使对甲醛的吸附能力恶化。此外，包含所述复合颗粒的香烟过滤嘴具有高硬度同时保持适中的空气阻力(压力降)。
本发明的香烟过滤嘴可用作纸卷烟等的香烟过滤嘴。
实施例
下面的实施例意在更详细地描述本发明，且绝不应解释为限定本发明的范围。在下面的实施例和比较例中，香烟样品根据下面的方法制造，且性质(粒径、空气阻力、甲醛除去量和过滤嘴硬度)根据下面的方法测量。
[粒径]
使用符合JIS Z 8801-12006的筛，将不少于90重量％的颗粒通过的孔尺寸视为粒径的上限，并且将不少于90重量％的颗粒不能通过的孔尺寸视为粒径的下限。
[空气阻力]
关于在实施例和比较例中得到的滤棒(各自具有100mm长度)和香烟样品(各自附着有20mm长度的过滤嘴)，空气阻力是作为通过自动空气阻力测量装置(“QTM-6”，英国CERULEAN制造)在17.5ml/秒的空气流速下测量的压力降(mmWG)确定的。由于所述香烟样品无法通过所述装置自动测量，因而对各个样品进行手动测量。
[甲醛的减少率]
通过使用香烟样品如下进行吸烟：使用具有恒定容积的活塞型自动吸烟器(Heinr.Borgwaldt GmbH制造，“RM20/CS”)，在17.5ml/秒钟的流速下，吸烟周期为2秒钟/次，吸烟频率为每分钟一次进行。将通过所述香烟样品的烟雾中的甲醛收集于DNPH(二硝基苯肼)溶液中，以用DNPH使甲醛发生衍生化。通过使用气相色谱(Hitachi，Ltd.制造，“G-3000”)测量经衍生化的甲醛的紫外(UV)吸收。
甲醛的减少(或除去)率根据下式计算。该式中，Tf表示对照香烟中收集的甲醛量，Cf表示实施例和比较例的各样品中收集的甲醛量。甲醛的减少率越大，对甲醛的吸附能力越优异。
甲醛的减少率(％)＝100×(1-Cf/Tf)
[过滤嘴硬度(厚度保持率)]
关于各个实施例和比较例中制造的各自具有100mm长度的滤棒，通过硬度计(“QTM7”，Filtrona制造)测量过滤嘴硬度。具体地，过滤嘴硬度(％)通过下式计算。在该式中，当通过将滤棒平放于水平面上并且通过平行于所述水平面的板从上方对所述滤棒施加压力而将300g的负荷垂直地施加于滤棒侧面时，“d”表示在通过所述负荷而变形后滤棒在负荷方向上的直径，且“d0”表示变形前滤棒的直径。即，当滤棒根本未改变形状时，硬度为100％。硬度越接近100％，滤棒就越硬。
过滤嘴硬度(％)＝d/d0×100
实施例1
(复合颗粒的制造)
通过过筛将乙酸纤维素(“L-40”，Daicel Chemical Industries，Ltd.制造，乙酰化度为55.6％)分级，以得到具有“1.0～0.425mm”粒径的乙酸纤维素颗粒A。所述乙酸纤维素颗粒A具有0.40的堆积比重和10.8m2/g的BET比表面积。另一方面，将16重量份的L(+)-精氨酸(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.，特级试剂)和25重量份的水置于气密性容器中，加热至80℃，并搅拌进行溶解，以制造精氨酸水溶液。向该水溶液加入100重量份的所述乙酸纤维素颗粒A。将所述气密性容器密封并振荡，直至使所述精氨酸水溶液吸附至所述乙酸纤维素颗粒A并且均匀化。此后，将该气密性容器打开并且通过热空气干燥机在105℃干燥，得到精氨酸和所述乙酸纤维素的复合颗粒Arg-A。所述复合颗粒Arg-A含约16重量份的精氨酸。
(具有三重结构的香烟样品的制造(间隙填充方法))
在市售可得的香烟[“Peace Light Box”(注册商标No.2122839)，JapanTobacco，Inc.制造]的纤维素二乙酸酯卷曲纤维丝束的过滤嘴主体(25mm)中，用剃刀切下所述过滤嘴主体的一部分(从末端起14mm)。将所得较长的片段(即包含烟叶填充部分的片段)插入至玻璃管(20mm长度和8mm内径)中，以使余下的过滤嘴(11mm)正好被所述玻璃管覆盖(直到所述烟叶填充部分的末端)。然后，所述香烟和玻璃管通过密封带联结。将其中插入过滤嘴的玻璃管的空闲空间(长度9mm)用所得的复合颗粒(100mg)填充。然后，使用所切下的较短的片段(即具有14mm长度的过滤嘴部分)将玻璃管的开口端塞住。此后，所述玻璃管与所述过滤嘴的连接部分也通过在该连接部分周围缠绕密封带而密封住，以得到用于吸烟试验的香烟样品。因此，包括纤维素二乙酸酯卷曲纤维丝束的过滤嘴的长度为25mm。而且，在过滤嘴之间延伸的部分(9mm)中以每支烟100mg的量填充所述复合颗粒。此外，以与该方法中相同的方式获得对照香烟，除了不填充所述复合颗粒之外。关于这些香烟样品的每一个，测量空气阻力并且评价甲醛的减少率。
(具有斑点犬结构的香烟样品的制造)
使用用于制造炭香烟过滤嘴的滤棒制造机(“KDF2/AC1/AF1”，Hauni，Germany制造)，将包括具有Y形横截面的纤丝(3.0旦)的乙酸纤维素纤维丝束(总旦数：37000)开纤至约25cm宽度，在卷起过滤嘴的过程中使用炭添加机械对所述开纤丝束以相对于100重量份丝束100重量份复合颗粒的比例均匀地喷射上所得的复合颗粒，将所述丝束进料至卷纸装置，并且以400m/分钟的卷绕速度卷上卷筒印刷纸(web paper)以得到滤棒。用切割机将所得滤棒切割至100mm长度。将所得滤棒进一步切割至20mm长度，以制造过滤嘴样品。
在市售可得的香烟(“Peace Light Box”)的纤维素二乙酸酯卷曲纤维丝束的过滤嘴主体(25mm)中，用剃刀切下所述过滤嘴主体的一部分(从末端起20mm)。将所得较长的片段(即包含烟叶填充部分的片段)插入至玻璃管(长度20mm并且内径8mm)中，以使余下的过滤嘴(5mm)正好被所述玻璃管覆盖(直到所述烟叶填充部分的末端)。然后，所述香烟和玻璃管用密封带联结。进一步地，将上述过滤嘴样品(长度20mm)插入至其中插入过滤嘴的玻璃管的空闲空间(长度15mm)，其中所述过滤嘴样品的插入长度对应于玻璃管的所述空闲空间(15mm)。通过密封带联结所述玻璃管和所述过滤嘴样品以制造香烟样品。此外，以与该方法中相同的方式得到对照样品，除了再次附着所切下的过滤嘴部分(20mm)代替所述过滤嘴样品之外。关于这些香烟样品的每一个，测量空气阻力并且评价甲醛的减少率。
实施例2
以与实施例1中相同的方式，除了使用甘氨酸(Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.，特级试剂)作为氨基酸，得到甘氨酸和所述乙酸纤维素的复合颗粒Gly-A之外。使用所得复合颗粒，以与实施例1中相同的方式制造具有三重结构的香烟样品和具有斑点犬结构的香烟样品，并评价其性质。
实施例3
以与实施例1中相同的方式，除了使用L(+)-谷氨酸氢钠一水合物(WakoPure Chemical Industries，Ltd.，特级试剂)作为氨基酸，得到L(+)-谷氨酸氢钠一水合物和所述乙酸纤维素的复合颗粒NaGlu-A之外。使用所得复合颗粒，以与实施例1中相同的方式制造具有三重结构的香烟样品和具有斑点犬结构的香烟样品，并评价其性质。
实施例4
通过过筛将乙酸纤维素(“LM-80”，由Daicel Chemical Industries，Ltd.制造，乙酰化度为52.0％)分级，以得到具有“1.0～0.425mm”粒径的乙酸纤维素颗粒B。所述乙酸纤维素颗粒B具有0.29的堆积比重和2.5m2/g的BET比表面积。以与实施例1中相同的方式，除了使用所述乙酸纤维素颗粒B代替所述乙酸纤维素颗粒A，得到精氨酸和所述乙酸纤维素的复合颗粒Arg-B之外。使用所得复合颗粒，以与实施例1中相同的方式制造具有三重结构的香烟样品和具有斑点犬结构的香烟样品，并评价其性质。
实施例5
以与实施例4中相同的方式，除了使用使用甘氨酸(Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.，特级试剂)作为氨基酸，得到甘氨酸和所述乙酸纤维素的复合颗粒Gly-B之外。使用所得复合颗粒，以与实施例1中相同的方式制造具有三重结构的香烟样品和具有斑点犬结构的香烟样品，并评价其性质。
实施例6
以与实施例4中相同的方式，除了使用L(+)-谷氨酸氢钠一水合物(WakoPure Chemical Industries，Ltd.，特级试剂)作为氨基酸，得到L(+)-谷氨酸氢钠一水合物和所述乙酸纤维素的复合颗粒NaGlu-B之外。使用所得复合颗粒，以与实施例1中相同的方式制造具有三重结构的香烟样品和具有斑点犬结构的香烟样品，并评价其性质。
实施例7
(具有斑点犬结构的香烟样品的制造)
使用用于制造炭香烟过滤嘴的滤棒制造机(“KDF2/AC1/AF1”，Hauni，Germany制造)，将包括具有Y形横截面的纤丝(2.2旦)的乙酸纤维素纤维丝束(总旦数：40000)开纤至约20cm宽度，对开纤丝束以相对于100重量份丝束6重量份三乙酸甘油酯的比例均匀喷射上三乙酸甘油酯，然后在卷起过滤嘴的过程中使用炭添加机械对所述开纤丝束以相对于100重量份丝束100重量份复合颗粒的比例均匀地喷射上实施例1中获得的复合颗粒Arg-A，将所述丝束进料至卷纸装置，并且以400m/分钟的卷绕速度卷上卷筒印刷纸以得到滤棒。用切割机将所得滤棒切割至100mm长度。将所得滤棒进一步切割至20mm长度，以制造过滤嘴样品。使用所述过滤嘴样品，以与实施例1中相同的方式制造香烟样品。关于该香烟样品，测量空气阻力并且评价甲醛的减少率。
比较例1
以与实施例7中相同的方式制造具有斑点犬结构的香烟样品，除了未加入所述复合颗粒之外。关于该香烟样品，测量空气阻力并且评价甲醛的减少率。
比较例2
根据WO2009/031248(专利文献3)的实施例17中描述的方法，制备精氨酸和硅胶的复合颗粒30ARG1000。具体地，将5g硅胶(Fuji Silysia ChemicalLtd.制造，“MB1000的颗粒产品对应物”，粒径：14～32目)置于玻璃容器中。向该玻璃容器中加入5.3g的3重量％的L-精氨酸(可从Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.商购得到的L-精氨酸特级试剂)水溶液。用玻璃棒搅拌该混合物约5分钟，直至使该水溶液吸附至硅胶并且表观上均匀化，从而得到表观均匀的含水的混合物组合物的颗粒。在室温下通过真空干燥器将所得含水的混合物组合物干燥，直至重量不改变，然后在经空气调节的的室中在22℃的温度和60％的湿度下搁置，直至重量不改变，从而得到复合颗粒30ARG1000。以与实施例7中相同的方式，除了使用所得复合颗粒30ARG1000，制造具有斑点犬结构的香烟样品之外。关于该香烟样品，测量空气阻力并且评价甲醛的减少率。
表1显示实施例和比较例中获得的过滤嘴的评价结果。
Figure BDA0000107544580000181
如从表1中所示的结果所显而易见的，实施例的过滤嘴具有高硬度和高的甲醛减少率，同时保持适中的空气阻力。相反，比较例1中的不含复合颗粒的过滤嘴具有低的甲醛减少率。此外，对于比较例2中的包含精氨酸和硅胶的复合颗粒的过滤嘴，所述硅胶受到三乙酸甘油酯的影响，且甲醛无法充分地减少。另外，由于三乙酸甘油酯不对硅胶进行增塑，因此明显观察到所述复合颗粒从所述过滤嘴掉落。

Claims (19)

1.一种复合颗粒，其包括乙酸纤维素和至少一种选自氨基酸和氨基磺酸的氨基化合物。
2.权利要求1的复合颗粒，其中所述乙酸纤维素为颗粒的形式，且所述氨基化合物至少负载于所述乙酸纤维素颗粒的表面上。
3.权利要求1或2的复合颗粒，其中所述氨基化合物包括具有多个氨基基团的氨基酸。
4.权利要求1～3中任一项的复合颗粒，其具有如下粒径：不少于90重量％的所述复合颗粒通过具有1.7mm孔尺寸的筛而不能通过具有0.10mm孔尺寸的筛，其中这些筛符合JIS Z8801-12006。
5.权利要求1～4中任一项的复合颗粒，其具有0.1～100m2/g的BET比表面积和0.1～0.6的堆积比重。
6.权利要求1～5中任一项的复合颗粒，其中所述乙酸纤维素具有40～62.5％的乙酰化度。
7.权利要求1～6中任一项的复合颗粒，其中相对于100重量份的所述乙酸纤维素，所述氨基化合物的比例为1～30重量份。
8.权利要求1～7中任一项的复合颗粒，其基本上不含壳聚糖或其盐。
9.香烟过滤嘴，其包括权利要求1～8中任一项所述的复合颗粒以及纤维素酯丝束。
10.权利要求9的香烟过滤嘴，其中所述复合颗粒分散于所述纤维素酯丝束中。
11.权利要求9或10的香烟过滤嘴，其还包括增塑剂，其中相对于100重量份的所述纤维素酯丝束，所述增塑剂的比例为1～10重量份，并且用所述增塑剂将所述复合颗粒固定至纤维素酯丝束。
12.权利要求11的香烟过滤嘴，其中所述增塑剂包括乙酸甘油酯化合物。
13.权利要求9～12中任一项的香烟过滤嘴，其中所述纤维素酯丝束包括乙酸纤维素丝束，且所述乙酸纤维素丝束具有10000～50000旦的平均纤度，且所述丝束的纤丝具有1～10旦的平均纤度。
14.权利要求9～13中任一项的香烟过滤嘴，其中相对于100重量份的所述纤维素酯丝束，所述复合颗粒为100～500重量份。
15.权利要求9～14中任一项的香烟过滤嘴，其中所述复合颗粒分散于所述纤维素酯丝束中，且所述过滤嘴具有在300g的负荷下不少于90％的厚度保持率，并且在具有100mm长度和8mm直径的滤棒中在17.5ml/秒的空气流速下具有不大于1500mmWG的空气阻力。
16.制造香烟过滤嘴的方法，其包括将权利要求1～8中任一项所述的复合颗粒与纤维素酯丝束结合的步骤。
17.权利要求16的方法，其中将所述复合颗粒添加至开纤的纤维素酯丝束。
18.权利要求16或17的方法，其中将所述复合颗粒添加至预先开纤的纤维素酯丝束，然后所述纤维素酯丝束通过空气流进一步开纤。
19.具有权利要求9～15中任一项所述香烟过滤嘴的香烟。
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