CN102551208B - 香烟过滤嘴及其制造方法、以及香烟 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种香烟过滤嘴及其制造方法、以及香烟。通过将乙酸纤维素颗粒分散于纤维素酯丝束中制备香烟过滤嘴。所述乙酸纤维素颗粒具有如下粒径：不少于90重量％的乙酸纤维素颗粒通过具有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JIS？Z8801-1？2006。本发明的香烟过滤嘴还可以按照相对于100重量份纤维素酯丝束为1～10重量份的比率包含增塑剂(特别是乙酸甘油酯化合物)，且可用所述增塑剂将所述乙酸纤维素颗粒固定至纤维素酯丝束。所述纤维素酯丝束可包括乙酸纤维素丝束。所述香烟过滤嘴选择性地和有效地除去酚化合物(例如苯酚和甲酚)同时保持怡人成分(例如尼古丁和焦油)。

Description

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除去酚化合物(特别是苯酚)同时保持怡人(palatable)成分(例如尼古丁或焦油)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。
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。香烟烟雾含有各种有害成分。尤其是酚化合物例如苯酚或甲酚是以相对较高的浓度包含在烟雾中的有害物质，并且期望有效地除去所述酚化合物。为了吸附有害物质，通常广泛地使用活性炭。然而，通常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，因此抑制了在吸烟中的满足感。而且，活性炭具有低的吸附酚化合物的能力。作为通过将活性炭添加至包括乙酸纤维素的丝束(tow)而制造香烟过滤嘴的技术，通常应用下列技术：使卷取的丝束在各自以不同速度运动的两对辊之间经受张力以使其伸展，将炭撒在所得丝束上，然后用增塑剂例如三乙酸甘油酯使炭附着至丝束以得到香烟过滤嘴。然而，根据该技术，所附着的活性炭的量难以提高。另外，活性炭吸附三乙酸甘油酯，使得活性炭的吸附能力下降。
另一方面，目前，对于香烟过滤嘴，通常使用乙酸纤维素丝束。尽管由乙酸纤维素丝束制成的过滤嘴能够减少主流香烟烟雾的酚含量，但该减少不令人满意。因此，通过由乙酸纤维素丝束制成的过滤嘴从主流香烟烟雾中选择性地吸附酚化合物的方法是期望的。
日本专利申请特表No.2001-526913(JP-2001-526913A，专利文献1)公开了香烟过滤嘴，其含有多元酚化合物或其衍生物(例如迷迭香提取物)作为自由基清除剂，以除去香烟烟雾中存在的具有自由基的细胞毒分子。另外，日本专利特许公布No.3910175(JP-3910175B，专利文献2)公开了用于除去主流烟雾中的酚化合物的香烟过滤嘴，该过滤嘴包括以下三个过滤段(A)～(C)：(A)添加有具有1～300cP的粘度的液体脂肪酸酯或液体脂肪酸的过滤段，(B)添加有具有1～300cP的粘度的二醇的过滤段，和(C)添加有活性炭并且设置在过滤段(A)和过滤段(B)下游的过滤段。
然而，在这些香烟过滤嘴中，由于向这些过滤嘴添加液体物质，这些液体物质在香烟储存期间飞散(scatter)或移动至烟叶区。
日本专利申请特开No.2006-191813(JP-2006-191813A，专利文献3)公开了用于减少主流香烟烟雾中的一氧化碳浓度和NOx浓度的吸烟用品。该吸烟用品包括棒状芯、通过用烟丝包围所述芯形成的鞘(sheath)、以及覆盖该鞘的管，所述芯包括在所述芯的纵向上的部分或全部区域中装入的多孔材料，并且所述芯的空气阻力(或牵引(draw)阻力)低于所述鞘的阻力。该文献公开了将氧化铝、二氧化硅和沸石作为所述多孔材料的原料。
在该吸烟用品中，所述多孔材料不是用于过滤嘴而是用于烟叶区，使得所述多孔材料不可避免地包括无机材料。然而，无机物质吸附酚化合物不充分。
作为用于选择性地和有效地除去醛(特别是甲醛)同时保持怡人成分例如尼古丁或焦油的材料，日本专利申请特开No.2008-154509(JP-2008-154509A，专利文献4)公开了包含具有5～350nm的平均孔径的多孔材料(例如硅胶)的香烟过滤嘴材料。日本专利申请特开No.2010-35550(JP-2010-35550A，专利文献5)公开了包含多孔二氧化硅的香烟过滤嘴材料，所述多孔二氧化硅具有不多于1重量％的总氮含量比、不多于20重量％的总碳含量比、2～50nm的平均孔径、500～1300m2/g的比表面积、六角形结构的孔。根据这些文献，所制造的过滤嘴具有过滤材料填充在分开的过滤嘴中的间隙中的三重结构。
然而，这些具有三重结构的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。
另一方面，作为主要包含具有纸结构的纤维素的过滤嘴，日本专利公布No.3576222(JP-3576222B，专利文献6)公开了片形式的香烟过滤嘴材料，所述片包括：颗粒或非卷取的纤维状纤维素酯和加拿大标准游离度(freeness，排水度)值为100～800ml的木浆，其中前者/后者的比例为15/85～80/20(重量百分比)。
然而，由于该过滤嘴的主体含有木浆(纤维素)，该过滤嘴具有不充分的酚除去和低的过滤嘴硬度。而且，尽管可以通过增加颗粒纤维素酯相对于木浆的比例改善过滤嘴硬度，但是压力降也增加。因此，在颗粒纤维素酯的重量增加方面是有限制的。此外，所述颗粒纤维素酯容易从过滤嘴脱离。
[专利文献1]JP-2001-526913A(权利要求书和实施例)
[专利文献2]JP-3910175B(权利要求1和实施例)
[专利文献3]JP-2006-191813A(权利要求1和第[0011]和[0013]段)
[专利文献4]JP-2008-154509A(权利要求书、第[0001]和[0044]段、以及实施例)
[专利文献5]JP-2010-35550A(权利要求书、第[0001]和[0054]段、以及实施例)
[专利文献6]JP-3576222B(权利要求1)
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酚化合物(例如苯酚和甲酚)同时保持怡人成分例如尼古丁或焦油的香烟过滤嘴、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，其中所述香烟过滤嘴尽管存在大量乙酸纤维素颗粒也能防止乙酸纤维素颗粒脱离。本发明的另一目的是提供其中添加有选择性的吸附物质的香烟过滤嘴，所述选择性的吸附物质具有不被用于乙酸纤维素的增塑剂(例如三乙酸甘油酯)所降低的吸附能力。另外，本发明的另一目的是提供其中添加有较大量吸附物质的香烟过滤嘴。
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，通过将具有特定粒径的乙酸纤维素颗粒分散于纤维素酯丝束中，可以选择性地和有效地除去酚化合物(例如苯酚和甲酚)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。
也就是说，本发明的香烟过滤嘴包括纤维素酯丝束和分散在所述纤维素酯丝束中的乙酸纤维素颗粒，并且所述乙酸纤维素颗粒具有以下粒径：不少于90重量％的所述乙酸纤维素颗粒通过具有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。本发明的香烟过滤嘴还可包含增塑剂，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，且可使用所述增塑剂将所述乙酸纤维素颗粒固定至纤维素酯丝束。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。所述纤维素酯丝束可具有约10000～50000旦的平均纤度，且所述丝束的纤丝(单纤维，filament)可具有约1～10旦的平均纤度。相对于100重量份的所述纤维素酯丝束，所述乙酸纤维素颗粒的比例可为约100～500重量份。所述乙酸纤维素颗粒可具有以下粒径：不少于90重量％的所述乙酸纤维素颗粒通过具有1.0mm孔尺寸的筛而不能通过具有0.18mm孔尺寸的筛，且这些筛符合JISZ8801-12006。本发明的香烟过滤嘴可具有约0.5～10m2/g的BET比表面积(通过BET方法测量的比表面积)。本发明的香烟过滤嘴具有高硬度和低压力降。所述香烟过滤嘴可具有在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1000mmWG的空气阻力。根据加拿大卫生部(HealthCanada)的试验方法T-114，本发明的香烟过滤嘴可具有不少于10％的酚减少率。本发明的香烟过滤嘴可基本上不含壳聚糖，或其盐。
本发明还包括所述香烟过滤嘴的制造方法，其包括将乙酸纤维素颗粒添加至开纤的纤维素酯丝束的步骤。当本方法中所述乙酸纤维素颗粒的比例高时，在将所述乙酸纤维素颗粒添加至预先开纤的纤维素酯丝束后，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。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的用于制造本发明过滤嘴的装置的实例的示意性横截面图。
具体实施方式
本发明的香烟过滤嘴包括纤维素酯丝束和具有特定粒径的乙酸纤维素颗粒，且具有所述乙酸纤维素颗粒分散在所述纤维素酯丝束中的结构(称为斑点犬(dalmatian)结构)。
[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(特别优选约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～5em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。
[乙酸纤维素颗粒]
按照本发明，用根据JISZ8801-12006的方法，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：不少于90重量％的所述乙酸纤维素颗粒通过具有1.7mm孔尺寸的筛而不能通过具有0.10mm孔尺寸的筛。此外，本发明中的所述乙酸纤维素颗粒的粒径优选为1.7～0.18mm且特别优选为1.0～0.18mm。当粒径在此范围之内时，过滤嘴具有高的酚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为例如约0.1～2mm、优选约0.2～1mm、且更优选约0.3～0.8mm。
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。考虑到过滤嘴性质、分散性等，等方形式(例如近球形)是优选的。此外，所述乙酸纤维素颗粒可以是多孔的。
在所述纤维素酯丝束中，通过添加增塑剂，所述乙酸纤维素颗粒的粒径和形状可改变。本发明中，所述粒径和形状是基于将所述乙酸纤维素颗粒添加至所述纤维素酯丝束之前所述乙酸纤维素颗粒的粒径和形状(即基于原料的粒径和形状)确定的。
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，且可例如为约1～50m2/g、优选约3～30m2/g、且更优选约5～20m2/g(特别优选约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。
所述乙酸纤维素的乙酰化度可例如选自约29～62.5％(例如约29～62％)的范围，且可优选为约40～59％并且更优选约44～58％。
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。
相对于100重量份所述纤维素酯丝束，所述乙酸纤维素颗粒的比例可选自约10～1000重量份的范围，并且可例如为约20～500重量份(特别是约30～400重量份)。此外，根据本发明，即使当所述乙酸纤维素颗粒的比例增加时，过滤嘴的硬度和酚除去率两者均可改善而未使压力降显著地增高因此，相对于100重量份的纤维素酯丝束，所述乙酸纤维素颗粒的比例可例如为约100～500重量份(特别是约200～400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(特别优选约5～7重量份)。
[香烟过滤嘴]
本发明的香烟过滤嘴具有所述乙酸纤维素颗粒分散在所述纤维素酯丝束中的结构(斑点犬结构)。所述乙酸纤维素颗粒的分散状态(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，其中所述颗粒几乎均匀地分散于所述丝束中的状态是优选的。
本发明的香烟过滤嘴的BET比表面积可例如为约0.5～10m2/g、优选约1～10m2/g、且更优选约2～10m2/g(特别是约5～10m2/g)。根据本发明，由于所述过滤嘴可包含高浓度的所述乙酸纤维素颗粒，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。
本发明的香烟过滤嘴由于其中含有的乙酸纤维素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(特别地不少于200重量份)的所述乙酸纤维素颗粒添加至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％)。
本发明的香烟过滤嘴除了上述高的过滤嘴硬度外还具有低的压力降。所述香烟过滤嘴在具有100mm长度和8mm直径的滤棒中在空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420～1000mmWG、优选约420～900mmWG、且更优选约420～800mmWG(特别是约420～600mmWG)。根据本发明，即使在将大量乙酸纤维素颗粒添加至所述丝束以改善过滤嘴硬度时，也可制备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酚除去效率和根据加拿大卫生部的试验方法T114不少于5％的酚减少率。上述的酚减少率可为不少于10％(例如约10～80％)并且为例如不少于20％(例如约20～70％)、优选不少于30％(例如约30～60％)、且更优选不少于40％(例如约40～55％)。根据本发明，除了这样的高的酚减少率之外，所述香烟过滤嘴还对怡人成分(例如尼古丁或焦油)具有优异的透过性，且不因其容易透过悬浮的细颗粒的丝束结构而减弱香烟独特的(或原有的)味道。
所述香烟过滤嘴可含有常规的添加剂，例如有机物质如香料(例如薄荷醇)。而且，为了改善过滤嘴的色调，所述香烟过滤嘴可含有无机颗粒(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)。特别地，所述香烟过滤嘴优选地含有氧化钛。此外，考虑到易于纺丝操作，所述乙酸纤维素可含有油。
为了进一步提高有害成分的除去，本发明的香烟过滤嘴可含有常规的吸附剂、壳聚糖或其盐、香料等。然而，由于所述香烟过滤嘴含有具有特定粒径的乙酸纤维素颗粒并且能有效地除去有害成分例如酚化合物，所述香烟过滤嘴可基本上不含吸附物质壳聚糖或其盐。
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以通过将乙酸纤维素颗粒(以及任选的增塑剂，例如乙酸甘油酯化合物)混至根据常规纺丝方法(干法纺丝、熔融纺丝或湿法纺丝)获得的纤维素酯丝束中而获得的。例如，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，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，对于大量(例如，相对于100重量份的纤维素酯不少于150重量份)的所述乙酸纤维素颗粒的添加，为了允许所述乙酸纤维素颗粒均匀地分散并维持(或保持)于所述丝束中，在将所述乙酸纤维素颗粒添加至预先开纤的纤维素酯丝束之后，可通过空气流将所述纤维素酯丝束进一步开纤。在该方法中，与用于炭过滤嘴的常规方法(即，将颗粒添加至开纤的纤维素酯丝束)相比，可添加更大量的乙酸纤维素颗粒。另外，在该方法中，由于在其中所述纤维素酯丝束与所述乙酸纤维素颗粒接触的状态下，在通过空气流将所述丝束开纤的同时，乙酸纤维素颗粒在搅拌下被填充(射流填充)于所述纤维素酯丝束中，因此可将例如相对于100重量份的所述纤维素酯甚至不少于200重量份(例如约200～500重量份)的所述乙酸纤维素颗粒均匀地分散在所述纤维素丝束中。
作为实现这样的方法的制造装置，例如，可利用能够通过空气流将预先开纤的丝束开纤的装置(例如，描述于日本专利申请特许公开No.2008-255529(JP-2008-255529A)中的制造装置)的改进形式。特别地，可利用如下改进装置，其包括JP-2008-255529A图1中描述的制造装置以及装配在所述制造装置的添加设备，其中所述添加设备用于在引入空气流之前将所述乙酸纤维素颗粒添加至预先开纤的丝束。图1表示装配有所述添加设备的制造装置的实例。
如图1中所示的该装置那样，在预先开纤单元1中，将从一捆纤维素酯丝束抽出(或拉出)的卷曲的丝束连续进料到两对预先开纤辊11、12之间，使得卷曲的丝束被预先开纤。特别地，所述预先开纤可通过将具有较小直径的辊11设置于具有较大直径的辊12的上游进行。预先开纤的方法在JP-2008-255529A中详述。
接下来，在开纤单元2中将乙酸纤维素颗粒添加至预先开纤的纤维素酯丝束10，然后所述丝束10通过空气流进一步开纤。更具体地，在将所述丝束10连续进料至开纤单元2的近圆柱状的添加设备20的同时，从装配在所述添加设备主体21中的料斗23通过颗粒引入孔22将所述乙酸纤维素颗粒添加至预先开纤的丝束10。根据该方法，所述乙酸纤维素颗粒通过颗粒引入孔22的添加允许预先开纤的丝束10在通过添加设备20的同时与所述乙酸纤维素颗粒充分接触，使得所述乙酸纤维素颗粒容易被保持在丝束10的预先开纤产物中(或者负载于丝束10的预先开纤产物上)。因此，还可保持比所述丝束的重量大的量的乙酸纤维素颗粒。
添加设备主体21还具有形成于颗粒引入孔22下游的脱气孔24。脱气孔24将后面提到的开纤单元30处的空气排出，并且可具有与公知的排气孔(例如设置于公知的用于模塑树脂的挤出机中的排气孔)相同的形状。
而且，在开纤单元30中，与所述乙酸纤维素颗粒接触的丝束10进一步通过空气流开纤。更具体地，在添加设备20中，与所述乙酸纤维素颗粒接触的纤维丝束10通过圆柱状通道形成部分32(设置于中空圆柱状管(喷嘴主体)31内的添加设备侧之中)的内部，并且被进料至中空圆柱状管31的第一开纤区域Z1。圆柱状通道形成部分32控制空气流且包括轴33和箭头34。所述中空圆柱状管的内表面与圆柱状通道形成部分32的形状对应，且与该形状对应的内径朝着箭头34下游减小。即，用于使丝束10开纤的空气流从形成于中空圆柱状管31的侧壁中的与轴33对应的部分上的进气孔36引入到中空圆柱状管31中，并且在丝束10的流动方向上的空气流通过形成在轴33及箭头34的外壁与中空圆柱状管31的内壁31a之间的具有均匀宽度的空间以均匀地与丝束10碰撞。因此，通过进气孔36供给的空气流沿开纤单元的轴向流向下一步骤，即膨胀与成型单元3(开纤单元30的开口31b)。在此状态下，所述空气流与从圆柱状通道形成部分32进料至第一开纤区域Z1的丝束10接触，使得所述丝束10在其厚度方向上通过空气压力而膨胀并开纤。考虑到所述丝束稳定的进料以及生产率，在所述轴以及箭头的外壁与所述中空圆柱状管的内壁之间的空间可为约0.3～1.0mm。所述空气流的压力可例如为约0.1～0.3MPa(特别是约0.1～0.2MPa)。
而且，通过经由脱气孔24排出空气，通过经由进气孔36引入的空气流产生的在圆柱状通道形成部分32的上游(上游通道)和其下游(第一开纤区域Z1)之间的压力差消失，使得所述圆柱状通道形成部分在其上游和下游处保持大气压。因此，防止所述乙酸纤维素颗粒因下游更高的压力而飞散，并且可增加所述乙酸纤维素颗粒的添加量。
使通过空气流开纤的丝束10穿过中空圆柱状管31的第一开纤区域Z1，然后进料至第二开纤区域Z2。在此装置中，所述第一开纤区域Z1的内径d1在其轴向上是均匀的，而所述第二开纤区域Z2的内径朝着其下游方向增加。
根据本发明，圆柱状通道形成部分32的内径d3为约5～30mm(特别是约5～25mm)。所述第一开纤区域Z1的内径d1相对于所述内径d3之比(d1/d3)可为约1～5。此外，所述第二开纤区域Z2的出口内径d2相对于所述内径d1之比(d2/d1)可为约1.5～2。
关于开纤单元30的基本形状和机械构造，可使用与JP-2008-255529A中描述的开纤单元的那些相同的形状和机械构造。
最后，在膨胀与成型单元3中，通过第二开纤区域Z2的纤维素酯丝束10在膨胀的同时成型。膨胀与成型单元3包括中空的近圆柱状贮器(reservoir)40及向其中心轴方向延伸的棒状芯41，并且通过接头(adapter)50与开纤单元30的开口31b连接。贮器40包含多个向其中心轴方向延伸的长的板簧，且在两个相邻的板簧之间具有空间(未示出)，并且空气从所述空间释放。膨胀与成型单元3的内径d4设计成使得所述内径d4明显大于中空圆柱状管31的外径。膨胀与成型单元3的内径d4相对于中空圆柱状管31的外径不少于1(例如约1～1.4)。膨胀与成型单元3的长度(贮器40的长度)可例如为约150～350mm。
在具有这样结构的膨胀与成型单元3中，丝束10的开纤产物(开纤丝束)通过芯41而保持，以避免当所述开纤丝束短暂膨胀并滞留于单元3时因重力而下垂。此外，在通过用贮器40控制膨胀使开纤丝束成型为棒形之后，所得棒形产物被持续挤出以得到长的开纤丝束(开纤丝束膨胀产物)。将所得长的开纤丝束引入喇叭形收集管中并且根据常规方式卷上湿纸以得到滤棒。在这样的步骤中，丝束在所述单元中的滞留允许所述乙酸纤维素颗粒保持在丝束10的开纤产物中不飞散。
作为所述贮器，例如，可使用JP-2008-255529A中公开的贮器。贮器的形状和材料不特别地限于特定的形状或材料，只要在防止开纤丝束过度膨胀的同时可调节丝束的形式。所述贮器的合适形状为板状、棒状等。所述贮器的合适材料为金属、合成树脂等(特别是金属)。例如，所述贮器可为由金属制成的棒状贮器，以及由合成树脂制成的板状贮器。
根据本发明，由于将特定粒径的乙酸纤维素颗粒分散在纤维素酯丝束中，因此可选择性地和有效地除去酚化合物(例如苯酚或甲酚)，同时保持怡人成分(例如尼古丁或焦油)。而且，由于能够将大量乙酸纤维素颗粒添加至所述丝束，所得过滤嘴具有高硬度同时保持适中的空气阻力(压力降)。此外，尽管乙酸纤维素颗粒的量大，但是包含乙酸甘油酯化合物的增塑剂的使用可防止乙酸纤维素颗粒的脱离。
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、酚除去量和过滤嘴硬度)根据下面的方法测量。
[香烟样品的制造]
在市售可得的香烟[“PeaceLightBox”(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20mm)。将所得较长的片段(即包含烟叶填充部分的片段)插入至具有20mm长度和8mm内径的玻璃管中，以使余下的过滤嘴(5mm)正好被所述玻璃管覆盖。然后，所述香烟和玻璃管用密封带联结。将通过实施例和比较例的每一个制备的具有20mm长度的过滤嘴样品插入至所述玻璃管的空闲空间(15mm)。然后，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，并且得到各个香烟样品。以与该方法中相同的方式制造对照香烟，除了使用从所述香烟切下的具有20mm长度的过滤嘴片段代替所述过滤嘴样品之外。
[粒径]
使用符合JISZ8801-12006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，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。
[酚减少率]
关于实施例和比较例中制造的各个香烟样品和对照香烟，通过吸烟而包含在主流烟雾中的酚的含量是根据加拿大卫生部的测试方法T-114“主流烟雾中酚化合物的测定(DeterminationofPhenoliccompoundsinMainsteamTobaccoSmoke)”测量的。具体地，通过Cambridge过滤器对经历吸烟机的每个样品五个片段的香烟的主流烟雾中所含的颗粒物质进行收集。用1％乙酸水溶液提取过滤嘴中收集的酚。提取物中所含的酚通过反相梯度液相色谱法分离，通过波长选择性荧光测定法检测，并且使用通过高纯苯酚(纯度：不少于99％)所绘制的工作曲线定量测定。此外，酚减少率通过下式计算。该式中，Tp代表从对照香烟收集的酚的量，且Cp代表从各个比较例和实施例中制备的香烟样品收集的酚的量。
酚减少率(％)＝100×(1-Cp/Tp)
[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，硬度达到100％。硬度越接近100％，滤棒就越硬。
过滤嘴硬度(％)＝d/d0×100
实施例1
通过过筛将乙酸纤维素(“L-40”，DaicelChemicalIndustries，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。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，并且以相对于100重量份丝束三乙酸甘油酯为6重量份的比率对开纤丝束均匀喷射三乙酸甘油酯，然后使用炭添加机械以相对于100重量份丝纤颗粒A为50重量份的比率均匀地喷射所述乙酸纤维素颗粒A。将所得丝束卷上湿纸，然后用切割机切割，得到具有100mm长度的滤棒。将所得滤棒进一步切割至20mm长度，得到过滤嘴样品。该过滤嘴样品具有3.2m2/g的BET比表面积。
实施例2
通过过筛将乙酸纤维素(“LT-55”，DaicelChemicalIndustries，Ltd.制造，乙酰化度为60.8％)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0.53的堆积比重和3.1m2/g的BET比表面积。以与实施例1中相同的方式制造过滤嘴样品，除了以相对于100重量份丝束颗粒B为70重量份的比率使用乙酸纤维素颗粒B代替乙酸纤维素颗粒A之外。该过滤嘴样品具有1.4m2/g的BET比表面积。
实施例3
通过过筛将乙酸纤维素(“LM-80”，DaicelChemicalIndustries，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C。所述乙酸纤维素颗粒C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中相同的方式制造过滤嘴样品，除了以相对于100重量份丝束颗粒C为60重量份的比率使用乙酸纤维素颗粒C代替乙酸纤维素颗粒A之外。该过滤嘴样品具有0.9m2/g的BET比表面积。
实施例4
通过过筛将乙酸纤维素(“LL-10”，DaicelChemicalIndustries，Ltd.制造，乙酰化度为44.3％)分级，以得到具有“1.0～0.425mm”粒径的乙酸纤维素颗粒D。所述乙酸纤维素颗粒D具有0.46的堆积比重和4.0m2/g的BET比表面积为。以与实施例1中相同的方式制备过滤嘴样品，除了以相对于100重量份丝束颗粒D为100重量份的比率使用乙酸纤维素颗粒D代替乙酸纤维素颗粒A之外。该过滤嘴样品具有2.1m2/g的BET比表面积。
实施例5
用图1中所示的装置(该装置是通过改进用于制造炭香烟过滤嘴的滤棒制造机(KDF2/AC1/AF1)而制成的)，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：36000)开纤至约20cm宽度，且以相对于100重量份丝束三乙酸甘油酯为6重量份的比率对开纤丝束均匀地喷射三乙酸甘油酯，然后使用添加设备以相对于100重量份丝束颗粒A为200重量份的比率均匀地喷射乙酸纤维素颗粒A。然后将所述丝束通过空气流开纤(射流填充)，引入喇叭形收集管中，并根据常规方式卷上湿纸。所得产物用切割机切割，得到具有100mm长度的滤棒。将所得滤棒进一步切割至20mm长度，得到过滤嘴样品。该过滤嘴样品具有6.8m2/g的BET比表面积。
实施例6
以与实施例5中相同的方式通过射流填充方法制造备过滤嘴样品，除了使用具有32000总旦数的丝束代替具有36000总旦数的丝束并且乙酸纤维素颗粒A的比率为相对于100重量份丝束乙酸纤维素颗粒A为300重量份之外。该过滤嘴样品具有8.1m2/g的BET比表面积。
实施例7
通过筛分将乙酸纤维素(LL-10)分级，以得到具有“0.425～0.18mm”粒径的乙酸纤维素颗粒DF。所述乙酸纤维素颗粒DF具有0.51的堆积比重和5.2m2/g的BET比表面积。以与实施例1中相同的方式通过常规方式制造过滤嘴样品，除了以相对于100重量份丝束颗粒DF为100重量份的比率使用乙酸纤维素颗粒DF代替乙酸纤维素颗粒A之外。该过滤嘴样品具有2.6m2/g的BET比表面积。
实施例8
通过筛分将乙酸纤维素(L-40)分级，以得到具有“0.425～0.18mm”粒径的乙酸纤维素颗粒AF。所述乙酸纤维素颗粒AF具有0.44的堆积比重和12.1m2/g的BET比表面积为。以与实施例5中相同的方式通过射流填充法制造过滤嘴样品，除了用乙酸纤维素AF代替乙酸纤维素A之外。该过滤嘴样品具有8.1m2/g的BET比表面积。
实施例9
以与实施例6中相同的方式通过射流填充法制造过滤嘴样品，除了用乙酸纤维素AF代替乙酸纤维素A之外。该过滤嘴样品具有9.2m2/g的BET比表面积。
比较例1
以与实施例1中相同的方式制造过滤嘴样品，除了不添加乙酸纤维素颗粒A之外。该过滤嘴样品具有小于最低检测限的BET比表面积(小于0.1m2/g)。
比较例2
通过过筛将乙酸纤维素(L-40)分级，以得到通过具有0.10mm孔尺寸的筛的乙酸纤维素颗粒AFF该颗粒。所述乙酸纤维素颗粒AFF具有0.55的堆积比重和15.2m2/g的BET比表面积。以与实施例6中相同的方式通过射流填充法制造过滤嘴样品，除了用乙酸纤维素AFF代替乙酸纤维素A之外。该过滤嘴样品具有11.2m2/g的BET比表面积。
表1显示实施例和比较例中获得的过滤嘴的评价结果。
表1
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酚减少率，同时保持适中的空气阻力。相反，不含乙酸纤维素颗粒的比较例1的过滤嘴具有低的酚减少率，并且含有具有小的粒径的乙酸纤维素颗粒的比较例2的过滤嘴具有大的压力降。

Claims (15)

1.一种香烟过滤嘴，其包含取代度为2.2至2.6的纤维素酯丝束和分散在所述纤维素酯丝束中的乙酰化度为44至62.5％的乙酸纤维素颗粒，其中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420至1000mmWG的空气阻力；
其中所述乙酸纤维素颗粒具有如下粒径：不少于90重量％的乙酸纤维素颗粒通过具有1.7mm孔尺寸的筛而不能通过具有0.10mm孔尺寸的筛，其中所述筛符合JISZ8801-12006。
2.根据权利要求1所述的香烟过滤嘴，其还包含增塑剂，其中相对于100重量份的纤维素酯丝束，所述增塑剂的比率为1～10重量份，且用所述增塑剂将乙酸纤维素颗粒固定至纤维素酯丝束。
3.根据权利要求2所述的香烟过滤嘴，其中所述增塑剂包括乙酸甘油酯化合物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的香烟过滤嘴，其中所述纤维素酯丝束包括乙酸纤维素丝束。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的香烟过滤嘴，所述纤维素酯丝束具有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。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的香烟过滤嘴，其中相对于100重量份的所述纤维素酯丝束，所述乙酸纤维素颗粒的比率为100～500重量份。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的香烟过滤嘴，其中所述乙酸纤维素颗粒具有如下粒径：不少于90重量％的所述乙酸纤维素颗粒通过具有1.0mm孔尺寸的筛而不能通过具有0.18mm孔尺寸的筛，所述筛符合JISZ8801-12006。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的香烟过滤嘴，其具有0.5～10m2/g的BET比表面积。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的香烟过滤嘴，其具有在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直径的滤棒中于17.5ml/秒的空气流速下具有420至900mmWG的空气阻力。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的香烟过滤嘴，根据加拿大卫生部试验方法T-114，其具有不少于10％的酚减少率，
其中，所述试验方法T-114如下进行：通过Cambridge过滤器对经历吸烟机的每个样品五个片段的香烟的主流烟雾中所含的颗粒物质进行收集，用1％乙酸水溶液提取过滤嘴中收集的酚，提取物中所含的酚通过反相梯度液相色谱法分离，通过波长选择性荧光测定法检测，并且使用通过纯度不少于99％的高纯苯酚所绘制的工作曲线定量测定，且酚减少率通过下式计算，该式中，Tp代表从对照香烟收集的酚的量，且Cp代表从各个比较例和实施例中制备的香烟样品收集的酚的量，
酚减少率(％)＝100×(1-Cp/Tp)。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的香烟过滤嘴，其不含壳聚糖或其盐。
12.根据权利要求1～3中任一项所述的香烟过滤嘴，其中乙酸纤维素颗粒的乙酰化度为60.8至62.5％。
13.制备权利要求1所述香烟过滤嘴的方法，其包括将乙酸纤维素颗粒添加至开纤的纤维素酯丝束的步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述乙酸纤维素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。
15.具有权利要求1～12中任一项所述的香烟过滤嘴的香烟。
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