CN104323425A

CN104323425A - 一种香烟滤嘴

Info

Publication number: CN104323425A
Application number: CN201410557365.4A
Authority: CN
Inventors: 梁海英; 鞠薇; 焦学胜; 吴振东; 刘永辉; 傅元勇; 陈东风; 牛振兴; 王雪杰; 侯榕平; 杨小静; 吴家键
Original assignee: China Institute of Atomic of Energy
Current assignee: China Institute of Atomic of Energy
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2015-02-04

Abstract

本发明提供一种香烟滤嘴，其包括：一滤嘴胶壁、一滤嘴胶口、一香烟插入口和一核孔膜；所述滤嘴胶壁为一腔体，两端各有一开口，一端开口用于插入香烟，为所述香烟插入口，另一端为所述滤嘴胶口；所述滤嘴胶壁的腔体中部固定着所述核孔膜，以过滤香烟烟雾中的有害物质；所述核孔膜为一层。采用核微孔膜进行对香烟烟雾过滤，能有效阻止过滤香烟脱落的纤维再次吸入肺部；有效解决香烟滤嘴烟油过滤效率低的问题；滤除香烟气体中的PM2.5颗粒，减少香烟对人体的危害。

Description

一种香烟滤嘴

技术领域

本发明涉及香烟滤嘴技术领域，具体涉及一种具有核孔膜的香烟滤嘴。

背景技术

香烟燃烧时释放38种有毒化学物质，包含有微粒，通常称之为焦油。焦油中含有大量的化学成分，有4000到5000种，都是烟草不完全燃烧的产物。除了焦油外还有其他有害物质。其中有害成份主要有一氧化碳、尼古丁、二恶英和刺激性烟雾等。

为了减少吸烟的危害，有两种方法，一是自带过滤嘴的香烟—过滤嘴香烟；二是利用外加滤嘴对香烟过滤—-香烟滤嘴。

过滤嘴香烟的过滤嘴和外加滤嘴都能够过滤烟雾成分，不过并不能去除所有的化学成分。且其过滤部分为化学和物理处理的纤维丝，纤维丝上会吸附很多肉眼看不到的细碎纤维沫，这些纤维沫，可随高温的烟雾吸入呼吸道，并长驱直入最后到达吸烟者的肺泡组织,成为癌变的诱因。另外，一口香烟吸进去的颗粒，几乎全部都是PM2.5，而这种细烟尘颗粒，连同苯并芘、重金属等香烟中最主要的致癌成分，一同进入了人体的肺部，给人体带来了巨大的危害。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和试验,在现有技术的基础上作了进一步的改进，最终获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种香烟滤嘴，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于：提供一种香烟滤嘴，其包括：一滤嘴胶壁、一滤嘴胶口、一香烟插入口和一核孔膜；

所述滤嘴胶壁为一腔体，两端各有一开口，一端开口用于插入香烟，为所述香烟插入口，另一端为所述滤嘴胶口；所述滤嘴胶壁的腔体中部固定着所述核孔膜，以过滤香烟烟雾中的有害物质；所述核孔膜为一层。

较佳的，所述滤嘴胶壁的腔体中部宽于两端。

较佳的，所述核孔膜为波纹状或折线状或齿轮状。

较佳的，所述核孔膜的孔密度为5×10⁶～1×10¹⁰cm^～2，孔径为0.5～2.0μm。

较佳的，所述核孔膜的厚度为7～13μm。

较佳的，所述核孔膜的优选厚度为10μm。

较佳的，所述核孔膜的优选孔密度为8×10⁷～1×10⁹cm^～2。

较佳的，所述核孔膜的最优孔密度为1×10⁸cm^～2。

较佳的，所述核孔膜的有效孔隙率为2％～20％。

较佳的，所述核孔膜的最优孔径为1.0μm。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：提供了一种香烟滤嘴，采用核微孔膜进行对香烟烟雾过滤，能有效阻止过滤香烟脱落的纤维再次吸入肺部；有效解决香烟滤嘴烟油过滤效率低的问题；有效解决由吸烟而带来的空气pm2.5浓度增加的问题，滤除香烟气体中的PM2.5颗粒，减少香烟对人体的危害；使用单层核孔膜在过滤效果不变的情况下，提高了滤嘴的通透性，也提高了香烟的口感；该核孔膜气阻小，通透性好，不会产生气闷且以PET、PC、PP或PI为基材制成的核孔膜在过滤时不会吸附水，同时也不会吸附溶于水的负离子等有益物质，具有更佳的过滤效果；核孔膜的形状为非平面形状，增加核孔膜和空气的接触面积，进而在保证过滤效果的前提下，减小滤嘴的气阻，增加滤嘴的通透性，提高香烟的口感；滤嘴胶壁的腔体中部宽于两端，这样也可以增加核孔膜与空气的接触面积，同时也可以增加核孔膜的面积，进而再次增加核孔膜与空气的接触面积，在保证过滤效果不变差的情况下，减小滤嘴的气阻，增加滤嘴的通透性，提高吸烟的口感。

附图说明

图1为本发明香烟滤嘴中核孔膜的加工方法流程图；

图2a为本发明香烟滤嘴实施例一的结构图；

图2b为本发明香烟滤嘴实施例二的结构图；

图2c为本发明香烟滤嘴实施例三的结构图；

图2d为本发明香烟滤嘴实施例四的结构图；

图2e为本发明香烟滤嘴实施例五的结构图；

图2f为本发明香烟滤嘴实施例六的结构图；

图2g为本发明香烟滤嘴实施例七的结构图；

图2h为本发明香烟滤嘴实施例八的结构图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

一种香烟滤嘴，包括下述各个实施例。

实施例一：

如图2a所示，其为本发明香烟滤嘴实施例一的结构图；其中，香烟滤嘴包括：滤嘴胶口1、滤嘴胶壁2、核孔膜3a、香烟插入口4。

滤嘴胶壁2为一腔体，两端各有一开口，一端开口用于插入香烟，为香烟插入口4，另一端为滤嘴胶口1；滤嘴胶壁2由聚碳酸酯注塑制成。滤嘴胶壁2的腔体中部固定着核孔膜3a，以过滤香烟烟雾中的有害物质，核孔膜3a为上述所述的核孔膜。

香烟滤嘴的设计是一个是要考虑过滤效果，一个是考虑口感。一般滤嘴是过滤效果好与坏，主要是取决于烟流通过过滤孔的数量和开孔的大小。孔径越大，那过滤效果越差；开孔越少，孔径越小，过滤效果越好，要想口感好吸气省力，过滤效果差；如果过滤效果好，那就比较费力。

核孔膜3a形状为波纹状，这样能够增大核孔膜与空气的接触面积，在保证过滤效果不变差的情况下，减小滤嘴的气阻，增加滤嘴的通透性，提高吸烟的口感。

滤嘴胶壁2的腔体中部宽于两端，这样也可以增加核孔膜与空气的接触面积，同时也可以增加核孔膜的面积，进而再次增加核孔膜与空气的接触面积，在保证过滤效果不变差的情况下，减小滤嘴的气阻，增加滤嘴的通透性，提高吸烟的口感。

核孔膜3a和滤嘴胶壁2的固定方式为超声波焊接，超声波焊接是超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的。通过超声波焊接能够保证焊接强度接近于原材料强度，使得核孔膜不易脱落。

所述核孔膜孔径极小，能够过滤掉脱落的纤维沫，和较大的颗粒，特别是较大的PM2.5颗粒，且核孔膜本身无纤维脱落，采用核微孔膜进行对香烟烟雾过滤，能有效阻止过滤香烟脱落的纤维再次吸入肺部；有效解决香烟滤嘴烟油过滤效率低的问题；有效解决由吸烟而带来的空气pm2.5浓度增加的问题，滤除香烟气体中的PM2.5颗粒，减少香烟对人体的危害。

可以通过控制核孔膜的孔径，解决抽烟者的口感降低的问题。

所述核孔膜为由上述加工方法制作出来的核孔膜，该核孔膜的微孔在微观上随机分布，与表面近似垂直；这是由于辐照过程造成的，重离子束流中的离子随机分布，且以近似垂直的角度穿过基膜，造成该核孔膜的这种特点。核孔膜的这种特点使得其与其余过滤膜相比，在同等情况下的气阻最小，通透性最好，不会产生气闷。

该核孔膜的基材为PET、PC、PP或PI；其中，PET、PC、PP、PI为非亲水性材料，由亲水性材料为基材制成的核孔膜在过滤时会吸附水，同时会吸附溶于水的负离子等有益物质，过滤效果较差；由PET或PC或PP或PI为基材制成的核孔膜在过滤时不会吸附水，同时也不会吸附溶于水的负离子等有益物质，过滤效果更佳。相比亲水性材料，由PET、PC、PP或PI为基材制成的核孔膜在过滤时不会吸附水，同时也不会吸附溶于水的负离子等有益物质，过滤效果更佳。

该核孔膜的厚度为7μm～13μm，优选10μm。

该核孔膜的孔密度为5×10⁶～1×10¹⁰cm^～2，优选孔密度为8×10⁷～1×10⁹cm^～2，最优孔密度为1×10⁸。此孔密度的核孔膜气阻小，通透性好。

该核孔膜的有效孔隙率为2％～20％，有效孔隙率是指多孔介质内相互连通的微小空隙的总体积与该多孔介质的外表体积的比值，其与核孔膜的孔密度是一一对应的。

该核孔膜的优选孔径为0.5～2.0μm，这样过滤性比较好。最优孔径为1.0μm，这种孔径的核孔膜过滤性最好，可以有效滤除香烟气体中较大的PM2.5颗粒，对于大于等于1μm的颗粒的滤除率大于90％，达到92％，对PM2.5颗粒的滤除率达到80％，烟焦油减少大于90％。

核孔膜的形状也可以为其他非平面形状，非平面形状能够增加核孔膜和空气的接触面积，进而在保证过滤效果的前提下，减小滤嘴的气阻，增加滤嘴的通透性，提高香烟的口感。核孔膜的数量可以为一个，也可以为多个，但是多层的核孔膜在过滤效果上与单层核孔膜相同，在透气性上明显差于单层核孔膜。使用单层核孔膜来代替双层或多层核孔膜，在过滤效果不变的情况下，提高了滤嘴的通透性，也提高了香烟的口感。

这种核孔膜的加工方法为：如图1所示，其为本发明香烟滤嘴中核孔膜加工方法的流程图；其中，核孔膜的加工步骤为：

步骤a、基膜选择：选用厚度为7μm～13μm的高分子聚合物膜为基膜。

基膜厚度为7μm～13μm，优选10μm，厚度为10μm的基膜加工难度最小，成功率最高，对资源的损耗最少。

基膜可以由聚酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)等高分子聚合物制成。其中，PET、PC、PP、PI为非亲水性材料，由亲水性材料为基材制成的核孔膜在过滤时会吸附水，同时会吸附溶于水的负离子等有益物质，过滤效果较差；由PET或PC或PP或PI为基材制成的核孔膜在过滤时不会吸附水，同时也不会吸附溶于水的负离子等有益物质，过滤效果更佳。相比亲水性材料，由PET、PC、PP或PI为基材制成的核孔膜在过滤时不会吸附水，同时也不会吸附溶于水的负离子等有益物质，过滤效果更佳。

步骤b、辐照：选用能量为100MeV～200MeV、辐照密度为5×10^6～1×10⁸cm^～2的重离子束流从一面辐照基膜，辐照时间为0.0001秒到0.1秒。

辐照密度决定了制成的核孔膜的孔密度，因此辐照密度是根据要制作的核孔膜的孔密度确定的；重离子束流使用的重离子为⁷⁹Br、⁴⁰Ar、¹⁹⁷Au或⁴⁰Ca。使用重离子束流从一面辐照基膜，并不需要照射太长时间，辐照时间为0.0001秒到0.1秒就可以达到理想情况。使用重离子束流从一面辐照基膜，重离子束流中的离子随机分布，且以近似垂直的角度穿过基膜，可以使核孔膜的微孔与表面近似垂直和增加重离子密度，从而增加核孔膜的透气性。

步骤c、敏化：利用紫外线灯对辐照后的基膜进行照射，紫外线灯功率为300瓦～420瓦，灯与基膜的距离为15厘米～35厘米，敏化时间为10到240分钟。

敏化过程对PET、PC、PP为基材的基膜作用较大；对PI为基材的基膜无作用，可以舍弃。

步骤d、预处理：用高锰酸钾或双氧水溶液对基膜进行预处理。高锰酸钾或双氧水可以作为催化剂加快后续的反应速度，并增加基材的强度。

步骤e、蚀刻：将敏化后的基膜放入浓度为0.1个当量～30个当量的强酸或强氧化剂混合溶液里进行蚀刻，蚀刻时间为1～180分钟。

蚀刻的溶液为强酸或强氧化剂混合溶液。

步骤f、清洗：用去离子水冲洗蚀刻后的基膜。

用去离子水冲洗蚀刻后的基膜，可以洗去蚀刻溶液，使整个膜显中性，便于烘干，同时也避免了蚀刻液附着在膜上对人体的伤害。

步骤g、烘干：经过温度20度～80度的烘箱烘干以后，生产出达到要求的微孔膜。

由上述加工方法制作出来的核孔膜，该核孔膜的微孔在微观上随机分布，与表面近似垂直；这是由于辐照过程造成的，重离子束流中的离子随机分布，且以近似垂直的角度穿过基膜，造成该核孔膜孔密度可控，近似圆柱体这种特点。核孔膜的这种特点使得其与其余过滤膜相比，在同等情况下的气阻最小，通透性最好，不会产生气闷。

实施例二：

图2b所示，其为本发明香烟滤嘴实施例二的结构图；其中，具体特征如上述实施例所述，不同的地方在于，本实施例中核孔膜3b形状为波纹状，数量为两个，这样可以保证滤嘴在一个核孔膜破裂后仍然能够正常使用，但是降低了滤嘴的通透性。

实施例三：

图2c所示，其为本发明香烟滤嘴实施例三的结构图；其中，具体特征如上述实施例所述，不同的地方在于，本实施例中核孔膜3c形状为宽波纹状，数量为一个。

实施例四：

图2d所示，其为本发明香烟滤嘴实施例四的结构图；其中，具体特征如上述实施例所述，不同的地方在于，本实施例中核孔膜3d形状为宽波纹状，数量为两个，这样可以保证滤嘴在一个核孔膜破裂后仍然能够正常使用，但是降低了滤嘴的通透性。

实施例五：

图2e所示，其为本发明香烟滤嘴实施例五的结构图；其中具体特征如上述实施例所述，不同的地方在于，本实施例中核孔膜3e形状为折线状。

实施例六：

图2f所示，其为本发明香烟滤嘴实施例六的结构图；其中，具体特征如上述实施例所述，不同的地方在于，本实施例中核孔膜3f形状为折线状，数量为两个，这样可以保证滤嘴在一个核孔膜破裂后仍然能够正常使用，但是降低了滤嘴的通透性。

实施例七：

图2g所示，其为本发明香烟滤嘴实施例七的结构图；其中，具体特征如上述实施例所述，不同的地方在于，本实施例中核孔膜3g形状为齿轮状，这种形式的核孔膜与空气的接触面积大于上述各个实施例，增加了滤嘴的通透性。

实施例八：

图2h所示，其为本发明香烟滤嘴实施例八的结构图；其中，具体特征如上述实施例所述，不同的地方在于，本实施例中核孔膜形3h状为齿轮状，数量为两个，这样可以保证滤嘴在一个核孔膜破裂后仍然能够正常使用，但是降低了滤嘴的通透性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种香烟滤嘴，其特征在于，包括：一滤嘴胶壁、一滤嘴胶口、一香烟插入口和一核孔膜；

2.如权利要求2所述的香烟滤嘴，其特征在于，所述滤嘴胶壁的腔体中部宽于两端。

3.如权利要求3所述的香烟滤嘴，其特征在于，所述核孔膜为波纹状或折线状或齿轮状。

4.如权利要求3所述的香烟滤嘴，其特征在于，所述核孔膜的孔密度为5×10⁶～1×10¹⁰cm^～2，孔径为0.5～2.0μm。

5.如权利要求4所述的香烟滤嘴，其特征在于，所述核孔膜的厚度为7～13μm。

6.如权利要求5所述的香烟滤嘴，其特征在于，所述核孔膜的优选厚度为10μm。

7.如权利要求4所述的香烟滤嘴，其特征在于，所述核孔膜的优选孔密度为8×10⁷～1×10⁹cm^～2。

8.如权利要求5所述的香烟滤嘴，其特征在于，所述核孔膜的最优孔密度为1×10⁸cm^～2。

9.如权利要求8所述的香烟滤嘴，其特征在于，所述核孔膜的有效孔隙率为2％～20％。

10.如权利要求1-9中任一所述的香烟滤嘴，其特征在于，所述核孔膜的最优孔径为1.0μm。