CN108095190A - 一种环保型气流冷却降焦降害烟嘴 - Google Patents

Abstract

一种环保型气流冷却降焦降害烟嘴，包括嘴芯和包材，嘴芯由可降解高分子弹性体材料制成，包材为卷烟包装纸制成，其特征在于所述嘴芯是由位于烟气通道中部轴心线上的芯柱和叠加相连在其上的多层过滤单元构成，每层过滤单元包括通烟片和烟气碰撞构件。本发明烟嘴在使用时，烟气在通过烟嘴内部结构所形成的烟气流道过程中，烟气会产生回旋、加速，并与烟嘴内部结构发生碰撞而部分凝结在烟嘴内部，显著降低有害成分进入人体，并且烟嘴在使用废弃后又能完全生物降解，属环保型产品。

Description

一种环保型气流冷却降焦降害烟嘴

技术领域

本发明属于香烟烟支辅件领域，具体地讲是一种用可生物降解的环保型高分子材料制造的、通过冷却烟气气流来降焦降害的、可多次使用香烟烟嘴。

背景技术

现代科学研究认为香烟的危害主要来自于吸食香烟时烟叶(烟丝)燃烧所释放的烟气中含有的多种致癌或促进癌细胞发展的物质，包括焦油、尼古丁、一氧化碳、无机化合物(如氰化物、氨气等)、羰基化合物(如乙醛、巴豆醛等)、挥发性酚类(如苯酚等)、多环芳烃(如苯并α芘等)、亚硝胺类(如4-甲基亚硝胺基 -1-3-吡啶基-1-丁酮，NNK)以及重金属和放射性物质等。要降低烟气中这些有害物质的含量，一方面可以从烟叶的种植、烟丝的加工方面入手降低可生成这些有害化合物的原料物质的含量，另一方面就是从吸烟时所用的烟具或香烟的结构方面进行改进。其中最直接、最简单、也是最有效的方法就是利用先进的烟具或合理改进香烟的结构。因为这些有害物质都是在烟叶(烟丝)燃烧时经过化学反应生成的，并以气体或气溶胶的形式存在于烟气中，然后随烟气一道进入吸烟者的口腔、鼻腔或肺的支气管中而被吸收的。

于是，在近代人们发明了过滤烟嘴，即用卷烟纸将聚丙烯纤维或醋酸纤维等丝束包卷起来，切成20～30mm的嘴棒安装在烟支的尾部，抽吸时烟气被过滤嘴丝束过滤，大大降低了有害物质的量，起到了降焦降害的作用。但是这类过滤嘴在使用多年后也发现了一些安全隐患和不足之处：一是嘴棒中含有的细小纤维会在吸烟时吸入人体，停留在肺部对人体造成伤害；二是过滤嘴一般较短，烟气在滤嘴中为直通流过，还未得到足够的冷凝就进入了口腔，降焦降害的作用有限，而加长过滤嘴会显著增加成本；三是大部分过滤嘴材料都非可自然生物降解材料，吸完后丢弃在环境中会造成环境污染。随后又出现了一些在过滤嘴中添加活性炭、沸石、海泡石等多孔吸附材料的过滤嘴，但加入这些过滤材料后又会使香烟的烟味过淡，吸食时阻力增大，影响烟民吸烟时的惬意感，而不被接受。

为了解决上述问题，CN101822429A公开了一种由食品级软材料如PE、PP、 PVC或玉米淀粉注塑成带有凹槽或凸起的实心棒，然后与醋酸纤维复合制成香烟过滤嘴，延长了香烟烟气的流经距离，使烟气中的高沸点物优先被冷凝，烟气变得更柔和，起到降焦降害的作用，同时部分代替醋酸纤维的用量，降低木材砍伐量，保护了环境。然而，其中所用的软质材料PE、PP等废弃后仍然无法生物降解，同样会带来二次污染；其次是其设计的凹槽或凸起仅仅延长了一点烟气通道，烟气并不能发生碰撞、聚并，有害物减少有限，还可能造成强烈的空吸感，难以达到发明者的预期效果。

CN103431518A公开了一种一次注塑成型烟气过滤装置，它用可注塑成型的合成高分子一次注塑成有烟气微流道的柱体，直接接在烟支尾部或与醋酸纤维复合，以增加烟气的流动速度、改变烟气流动状态，进而沉降及吸附一部分焦油等有害物质。但该装置所用的可注塑成型的合成高分子中大部分也不具有可生物降解性，同样会带来二次污染，其中所用的聚乳酸虽然具有可生物降解性，但其质地坚硬，难以适应烟草行业高速切割工艺；其次是这种单个柱体在香烟生产过程中装配效率低，难以实现工业化批量生产；第三是这种柱体难以与包裹材料紧密配合，可能存在大的缝隙，使烟气从柱体与包裹材料之间的缝隙逃逸或造成空吸感。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种利用可生物降解材料通过注塑或模塑成型技术制备的环保型气流冷却降焦降害烟嘴。本发明烟嘴在使用时，烟气在通过烟嘴内部结构所形成的烟气流道过程中，烟气会产生回旋、加速，并与烟嘴内部结构发生碰撞而部分凝结在烟嘴内部，显著降低有害成分进入人体，并且烟嘴在使用废弃后又能完全生物降解，属环保型产品。

本发明提供的一种环保型气流冷却降焦降害烟嘴，包括嘴芯和包材，嘴芯由可降解高分子弹性体材料制成，包材为卷烟包装纸制成，其特征在于所述嘴芯是由位于烟气通道中部轴心线上的芯柱和叠加相连在其上的多层过滤单元构成，每层过滤单元包括通烟片和烟气碰撞构件，

其中所述通烟片为一圆形薄片，外缘与包材相连，其上有多个通烟微孔；

所述烟气碰撞构件为圆形构件，外缘与包材之间有间隙，一侧与包材及相邻过滤单元通烟片之间所围成的半开放腔室形成烟气加速碰撞腔室，烟气碰撞构件另一侧与包材、芯柱和通烟片之间形成一迂回烟道，可使烟气在绕过烟气碰撞构件边缘迂回后才能通过通烟片上的通烟微孔，以增大烟气与通道表面的接触，使其中的有害成分能够更多的凝结下来。

所述通烟片上的通烟微孔优选分布在距通烟片轴心2/10～6/10半径范围内，更优选分布在距通烟片轴心3/10～4/10半径范围内。

所述通烟片上的通烟微孔优选为倾斜孔，其倾斜角为5～15°，以通烟片轴心为中心沿顺时针方向倾斜或沿逆时针方向倾斜。将通烟微孔设计为倾斜孔是为了使烟气在通过时，可以使烟气在进入烟气加速碰撞腔室内时，产生以通烟片轴心为中心的顺时针或逆时针旋转、加速作用，这样就可使其中比重较大的有害成分更多聚集并凝结在相邻过滤单元的烟气碰撞构件上。

所述通烟片上的通烟微孔的直径为0.1～0.5mm。

所述烟气碰撞构件的外缘与包材之间的间隙小于或等于嘴芯的1/5半径。

为了方便成型加工，所述烟气碰撞构件沿轴心线纵向剖面形状优选为伞状，更优选伞状上的斜边形状为凹圆弧形，弧度为0.8-1.2rad。将烟气碰撞构件设计为凹圆弧形是为了使烟气在通过时，可以在烟气加速碰撞腔室内产生回旋、离心作用，这样就可使其中比重较大的有害成分更多聚集并凝结在凹圆弧形的烟气碰撞面上。

所述烟嘴还可以包括烟嘴套，以便将卷烟与烟嘴之间进行连接。

以上嘴芯所用的可降解高分子弹性体材料可为聚酯型可生物降解弹性体或聚氨酯型可生物降解弹性体，具体优选其中的聚乳酸弹性体、聚癸二酸丙三醇酯弹性体、聚柠檬酸乙二醇酯弹性体、聚苹果酸-1,6-己二醇酯弹性体或聚苹果酸- 丁二醇酯弹性体中的任一种；包材为常规使用的透气性较低的卷烟嘴棒包卷纸如水松原纸等。

为了使得上述烟嘴美观以及适合使用，整个烟嘴的直径与普通烟支的直径相当，长度为20～40mm，叠加相连的过滤单元为4～10层。通烟片厚度优选0.5～1mm。

此外，为了方便使用，所述烟嘴既可通过设置烟嘴套以便将卷烟与烟嘴之间进行连接，也可采用现有的香烟接嘴工艺和设备，用卷烟包装纸将所述烟嘴和卷烟烟支部分连接起来，通过搭口胶粘合处理。

本发明的优点是当吸食装配有此种烟嘴的香烟时，烟气在通过烟嘴内部结构所形成的烟气流道过程中，烟气会产生回旋、加速，并与烟嘴内部结构发生碰撞，使得烟气加速冷却，烟气中高沸点、易被粘附的有害物质会被凝结、附着在烟嘴内部，经过净化的烟香气可以顺利通过烟嘴达到吸烟者的口腔，并使得香烟口味变得更加柔和，显著降低有害成分的含量，减少对吸烟者健康的损害；其次，制备该烟嘴的材料全为可生物降解的合成高分子和天然高分子材料，无嗅、无味，有一定的耐热性，不会引入或产生其他异味，废弃后又能在自然环境中完全降解，是一种环保型绿色材料；该烟嘴为一整体件，不需再与纤维滤嘴材料复合，不会产生短纤维或细小颗粒物掉落的危险；该烟嘴直接嵌在烟支上，为一次性使用，或通过烟嘴套与卷烟连接，可多次使用，携带方便；该烟嘴的生产和装配工艺简单，完全可以采用现有的香烟接嘴工艺和设备进行工业化生产和应用。

附图说明

图1为实施例1烟嘴的沿轴心线纵向剖面结构示意图。

图2为图1中嘴芯A-A处剖面图。

图3为图1中嘴芯B-B处剖面图。

图4为实施例1烟嘴中通烟片的局部结构透视示意图。

图5为对比例1中嘴芯的沿轴心线纵向剖面结构示意图。

图6为图5中嘴芯A-A处剖面图。

图7为图5中嘴芯B-B处剖面图。

图8为对比例2中嘴芯的沿轴心线纵向剖面结构示意图。

图9为图8中嘴芯A-A处剖面图。

图10为图8中嘴芯B-B处剖面图。

具体实施方式

下面是非限制性的实施例，只用来更详细的说明本发明的实施过程，本发明不局限于该实施例。

实施例1

如图1、2所示，一种环保型气流冷却降焦降害烟嘴，包括嘴芯1和包材2，嘴芯1由可降解高分子弹性体材料制成，包材2为卷烟包装纸，其特征在于所述嘴芯1是由位于烟气通道中部轴心线上的芯柱7和叠加相连在其上的多层过滤单元构成，每层过滤单元包括通烟片3和烟气碰撞构件4，

其中所述通烟片3为一圆形薄片，外缘与包材2相连，其上有多个通烟微孔 3-1；

所述烟气碰撞构件4为圆形构件，外缘与包材2之间有间隙，一侧与包材及相邻过滤单元通烟片之间所围成的半开放腔室形成烟气加速碰撞腔室5，烟气碰撞构件另一侧与包材、芯柱和通烟片之间形成一迂回烟道6，可使烟气在绕过烟气碰撞构件边缘迂回后才能通过通烟片上的通烟微孔，以增大烟气与通道表面的接触，使其中的有害成分能够更多的凝结下来。

所述烟气碰撞构件4沿轴心线纵向剖面形状为伞状，伞状上的斜边4-1形状为凹圆弧形，弧度为1rad。使烟气在通过时，可以在烟气加速碰撞腔室内产生回旋、离心作用，使烟气中比重较大的有害成分更多聚集并凝结在凹圆弧形的烟气碰撞面上。

所述烟气碰撞构件4的外缘与包材之间的间隙等于嘴芯的1/5半径。

如图3、4所示，所述通烟片3上的通烟微孔3-1分布在距通烟片轴心3.5/10 半径处。且所述通烟微孔3-1为倾斜孔，其倾斜角为15°，以通烟片轴心为中心沿顺时针方向倾斜。使烟气在通过时，产生以通烟片轴心为中心的顺时针旋转、加速作用，这样就可使其中比重较大的有害成分更多聚集并凝结在烟气碰撞构件上。通烟微孔3-1的直径为0.5mm。

整个烟嘴的直径与普通烟支的直径相当，长度为28mm，叠加相连的过滤单元为6层。通烟片厚度0.8mm。在烟嘴尾端出烟处多设置了一烟气碰撞构件4，以加强抽吸感。

实施例2

本实施例的结构和形状与实施例1基本相同，所不同的是：1)烟气碰撞构件4伞状斜边的凹圆弧形4-1的弧度为0.8rad；2)烟气碰撞构件4的外缘与包材之间的间隙等于嘴芯的1/8半径；3)通烟微孔3-1分布在距通烟片轴心2/10 半径处，其直径为0.1mm；4)通烟微孔3-1的倾斜角为5°。

实施例3

本实施例的结构和形状与实施例1基本相同，所不同的是：1)烟气碰撞构件4伞状斜边的凹圆弧形4-1的弧度为1.2rad；2)烟气碰撞构件4的外缘与包材之间的间隙等于嘴芯的1/6半径；3)通烟微孔3-1分布在距通烟片轴心6/10 半径处，其直径为0.3mm；4)通烟微孔3-1的倾斜角为10°。

对比例1

如图5-7，设计一种嘴芯内部具有大量迂回烟道的烟嘴，其烟道总长度相当于嘴芯沿轴心线长度的2.5～3倍。

对比例2

如图8-10，设计一种嘴芯内部具有螺旋状烟道结构的烟嘴。

上述实施例及对比例采用如下工艺步骤进行生产：

第一步，模具加工

先用软件(UG、Proe、CAD或Solidworks)绘制出钢制模具的加工结构图，然后用精密雕刻机、铣床等工具，根据设计图将钢坯雕刻制作成与设计图一致的注塑或模压模具。最后对模具进行精加工，提高模具表面的光洁度和精度。

由于本发明所述单个烟嘴的个头较小，为了提高生产效率，可以在一副模具中串联或并联多个烟嘴阴模，通过一次注塑或模压就可以得到多个嘴坯。最好可以与现有嘴棒生产工艺匹配，一次加工总长度12cm～15cm的嘴坯，然后在装配时再高速切割开。

第二步，嘴芯的注塑成型

烟嘴嘴芯材料为可完全生物降解的高分子弹性体，包括但不限于聚酯型、聚氨酯型可生物降解弹性体。一般选用聚乳酸弹性体、聚癸二酸丙三醇酯弹性体、聚柠檬酸乙二醇酯弹性体、聚苹果酸-1.6己二醇酯弹性体、聚苹果酸-丁二醇酯弹性体等的一种或其组合物。

根据其耐热温度、机械强度的大小，选取适当分子量和组成的可生物降解高分子弹性体，称取一定量的树脂放入鼓风干燥烘箱中在50～80℃干燥鼓风干燥 3～5小时，抽样检测达到合适的干燥程度后，迅速取出加入到注塑机的料斗中。用常规注塑工艺注塑出本发明所述的烟嘴嘴芯。

注塑完成后，待模具冷却到适当温度，开启模具取出已成型的烟嘴嘴芯。

第三步，嘴芯在香烟上的装配

将已加工完成的烟嘴嘴芯放置到现有的香烟接嘴机械上，用嘴棒包装纸将烟嘴嘴芯和烟支部分连接起来，涂上搭口胶粘合好，就完成了整个香烟的生产制作。

也可将烟嘴嘴芯用卷烟包装纸进行包装后，安装上烟嘴套，方便多次使用以及与卷烟之间的连接。

上述实施例及对比例采用如下方法进行测试：

参照“GB/T19609—2004用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油”所描述的方法，在市场上随机选取某个品牌的、不带过滤嘴的普通卷烟进行测试。取 40支作为对照样品；另分别取40支，装上实施例1，对比例1、2所制得烟嘴，共160支并列做烟气测试，测试结果如下：

从表中可以看出，虽然对比例1采用了大幅延长烟气通过烟嘴内烟气通道的结构设计，并使得烟气通道的总长度大于实施例1，但实际过滤效果显然并不如实施例1所制备的烟嘴；对比例2烟嘴虽然采用了螺旋烟道，使得烟气产生了回旋，但最终测试得到的实际过滤效果显然不如实施例1所制备的烟嘴。

实施例1通过对比烟气中3种主要成分的含量变化可知，与对比例相比，安装了实施例1烟嘴的香烟烟气中总粒相物和焦油的含量都得到大幅降低，而抽吸感并没有明显变化。实施例1所提供的烟嘴结构实际上是延长了烟气在滤嘴中的流道长度，使烟气有足够的冷却时间在滤嘴中冷却、凝结，同时由于流道的特殊结构，加强了烟气颗粒物之间、以及烟气颗粒物与烟嘴流道壁材间的碰撞，使部分有害物质粘附在壁材上被截留下来，降低了进入口腔中的有害物质量，从而达到降焦、降害的目的。

Claims (10)

1.一种环保型气流冷却降焦降害烟嘴，包括嘴芯(1)和包材(2)，嘴芯(1)由可降解高分子弹性体材料制成，包材(2)为卷烟包装纸制成，其特征在于所述嘴芯(1)是由位于烟气通道中部轴心线上的芯柱(7)和叠加相连在其上的多层过滤单元构成，每层过滤单元包括通烟片(3)和烟气碰撞构件(4)，

其中所述通烟片(3)为一圆形薄片，外缘与包材(2)相连，其上有多个通烟微孔(3-1)；

所述烟气碰撞构件(4)为圆形构件，外缘与包材(2)之间有间隙，一侧与包材及相邻过滤单元通烟片之间所围成的半开放腔室形成烟气加速碰撞腔室(5)，烟气碰撞构件(4)另一侧与包材、芯柱和通烟片之间形成一迂回烟道(6)。

2.根据权利要求1所述环保型气流冷却降焦降害烟嘴，其特征在于所述通烟片(3)上的通烟微孔(3-1)分布在距通烟片轴心2/10～6/10半径范围内。

3.根据权利要求1或2所述环保型气流冷却降焦降害烟嘴，其特征在于所述通烟片(3)上的通烟微孔(3-1)为倾斜孔，其倾斜角为5～15°，以通烟片轴心为中心沿顺时针方向倾斜或沿逆时针方向倾斜。

4.根据权利要求1或2所述环保型气流冷却降焦降害烟嘴，其特征在于所述通烟片(3)上的通烟微孔(3-1)的直径为0.1～0.5mm。

5.根据权利要求3所述环保型气流冷却降焦降害烟嘴，其特征在于所述通烟片(3)上的通烟微孔(3-1)的直径为0.1～0.5mm。

6.根据权利要求1或2所述环保型气流冷却降焦降害烟嘴，其特征在于所述烟气碰撞构件(4)的外缘与包材(2)之间的间隙小于或等于嘴芯的1/5半径。

7.根据权利要求5所述环保型气流冷却降焦降害烟嘴，其特征在于所述烟气碰撞构件(4)的外缘与包材(2)之间的间隙小于或等于嘴芯的1/5半径。

8.根据权利要求1或2所述环保型气流冷却降焦降害烟嘴，其特征在于所述烟气碰撞构件(4)沿轴心线纵向剖面形状为伞状，伞状上的斜边(4-1)形状为凹圆弧形，弧度为0.8-1.2rad。

9.根据权利要求5所述环保型气流冷却降焦降害烟嘴，其特征在于所述烟气碰撞构件(4)沿轴心线纵向剖面形状为伞状，伞状上的斜边(4-1)形状为凹圆弧形，弧度为0.8-1.2rad。

10.根据权利要求7所述环保型气流冷却降焦降害烟嘴，其特征在于所述烟气碰撞构件(4)沿轴心线纵向剖面形状为伞状，伞状上的斜边(4-1)形状为凹圆弧形，弧度为0.8-1.2rad。