CN109757769A - 一种含有陶瓷材料的纸质滤棒 - Google Patents
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Abstract
一种含有陶瓷材料的纸质滤棒，即在纸质滤棒基材上涂布陶瓷材料颗粒，经压纹、干燥、分切，成型为卷烟纸质滤棒。其中陶瓷材料为由高岭土、火山岩、电气石、珍珠岩、麦饭石、紫砂泥、硅铝石、滑石粉、泥碳土、云母经研磨、混合、水洗、烧结、粉碎而得。通过本发明方法制备的含有陶瓷材料的纸质滤棒可直接应用于卷烟，或与现有方法制备的滤棒接合成多元复合滤棒后应用于卷烟。本发明含有陶瓷材料的纸质滤棒对环境友好，可降低烟气焦油释放量，减少杂气刺激，并且安全无异味。
Description
技术领域
本发明属于烟草技术领域，具体涉及一种含有陶瓷材料的纸质滤棒。
背景技术
滤棒是卷烟产品的重要组成部分，具有减小焦油等有害成分释放量的作用。目前，卷烟滤棒的主流滤材为醋酸纤维素，由纤维素中羟基被乙酰基取代制成。醋酸纤维素的成本较高，自然条件下难以降解易造成环境污染。和醋酸纤维滤材相比，纸质滤材具有价格适中且容易降解的优势。为了提高纸质滤棒的吸附能力，向纸质滤棒基材中添加功能性物质是一个有效手段。高名奇等将涂布氧化石墨烯-壳聚糖复合物的纸质滤棒与醋纤滤棒复合使用，可选择性降低卷烟主流烟气中苯酚和巴豆醛的释放量(高明奇,杨帆,顾亮,等.氧化石墨烯-壳聚糖复合物涂布纸降低卷烟烟气中苯酚和巴豆醛[J].烟草科技,2016,(11):66-73.)。专利CN106858709A公开了一种涂布有氨基酸离子液体的纸质滤棒，可选择性降低主流烟气中的巴豆醛。专利CN205337577U公开了一种涂布有金属络合材料的纸-醋二元复合滤棒，可选择性降低卷烟主流烟气中的氰化氢释放量。专利CN205250347U公开了一种涂布有过渡金属离子与含氨基聚合物制备的络合物的纸质滤棒，制成纸-醋二元复合滤棒后可实现对烟气氢氰酸的高效选择性吸附。专利CN206380707U公开了一种由醋酸纤维段和涂布有三聚磷酸二氢铝材料的纤维纸段结合构成的二元复合滤棒，可有效降低卷烟主流烟气中的氨。专利CN103027376A公开了一种涂布有烟草颗粒的纸质滤材，能修饰卷烟香气、增加烟气香韵、明显降低杂气和刺激。专利CN103161097A公开了一种含功能性添加物的纸质滤棒原纸，即在纸页抄造过程中添加活性炭颗粒、硅藻土或藻类提取物，以提高纸质滤棒的吸附能力。专利CN102352575A公开了一种添加有活性炭、蒙脱土、沸石、分子筛、凹凸棒石、麦饭石、硅藻土、海泡石、纳米二氧化硅中的一种或几种的纸质滤棒，可有效降低卷烟烟气中的焦油、尼古丁及多种有害成分。专利CN104116133A公开了一种添加有富含氨基基团的复合物的纸质滤棒，具有提高抽吸品质的作用。现有技术从不同角度出发改善了纸质滤棒的功效，使得纸质滤棒在降低烟气焦油、选择性降低烟气有害成分、修饰烟气、改善感官品质等不同方面的效果有所提高，但是不同程度存在添加剂制备工艺复杂、添加剂制备成本较高、添加剂安全性不明、滤棒功效单一等方面的不足。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术状况而提供的一种含有陶瓷材料的纸质滤棒，该滤棒可直接应用于卷烟，或与现有方法制备的滤棒接合成多元复合滤棒后应用于卷烟。由本发明方法制备的滤棒对环境友好，可降低烟气焦油释放量，减少杂气刺激，并且安全无异味。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种含有陶瓷材料的纸质滤棒，在纸质滤棒基材上添加有陶瓷材料颗粒。
优选的，在添加陶瓷材料颗粒后，经压纹、干燥、分切，成型，制成卷烟纸质滤棒。
优选的，陶瓷材料颗粒的添加量为1-10g/m2。
优选的，所述陶瓷颗粒的制备工艺包括如下步骤：
①将高岭土、火山岩、电气石、珍珠岩粉、麦饭石、紫砂泥、硅铝石、滑石粉、泥碳土、云母按比例混合粉碎制得基料；
②将步骤①制得的基料研磨、过筛、水洗、烧结制得陶瓷材料饼体；
③将步骤②制得的陶瓷材料饼体磨制成陶瓷材料颗粒粉末。
优选的，步骤①中，各组分按重量计的比例为：高岭土15～30份、火山岩10～15份、电气石7～10份、珍珠岩粉10～20份、麦饭石10～15份、紫砂泥15～20份、硅铝石7～10份、滑石粉15～18份、泥碳土8～10份、云母5～10份。
优选的，紫砂泥包括天然紫砂泥和人工紫砂泥，所述的人工紫砂泥由以下方法制备：陶土矿破碎后过筛，然后升温至800-900℃，煅烧1.5-3小时，冷却至室温，然后再升温至1000-1080℃，煅烧1.5-2.5小时，冷却至室温，然后再升温至1100-1120℃煅烧0.5-1小时，冷却即可，其中陶土矿优选广东省紫金县龙窝镇陶土，破碎后优选过320目筛。
优选的，步骤②中，基料采用球磨机研磨，过100目筛，水洗方式为三级水洗，烧结方式为三段烧结。
优选的，步骤②中，一段：烧结温度400～600℃，时间4～6小时，停止烧结2小时；二段：温度800～900℃，时间7～9小时，停止烧结3小时；三段：温度1000～1100℃，时间55-60小时，然后自然冷却到室温得到烧结的饼体。
优选的，步骤③中，陶瓷材料颗粒粉末的粒度为50～200目。
优选的，所述陶瓷材料颗粒的添加方式是通过制备成混合液涂布或喷洒在纸质滤棒基材上的。
优选的，所述混合液的制备方法为：配制植物多糖水溶液，将陶瓷材料颗粒添加于其中，经超声处理后制得分散均匀的悬浮液。
优选的，所述植物多糖优选瓜尔豆胶、罗望子胶、壳聚糖中的一种。
优选的，陶瓷材料颗粒与植物多糖的重量比优选3～8:1。
另外还提供一种含陶瓷材料的纸质滤棒的应用方式：直接应用于卷烟，或与现有方法制备的滤棒接合成多元复合滤棒后应用于卷烟。
本发明的优点在于：
由高岭土、麦饭石、电气石、紫砂泥、硅铝石、泥碳土等组分，经过特定配比构成基料，再经过特定的三段高温烧结，特别是最后在1000℃以上的高温，经长时间热处理，最终得到陶瓷材料颗粒。经测试证明，添加有该陶瓷材料颗粒的纸质滤棒，能够明显降低卷烟烟气中的有害物质。同时该陶瓷材料颗粒还具有较大的比表面积，可以更好吸附截留烟气中的焦油及小分子成分，从而减少烟气刺激和杂气，使得卷烟烟气更加柔和细腻。
具体实施方式
本发明以下结合实施例做进一步说明：
实施例1
将按重量计的高岭土18份、火山岩12份、电气石8份、珍珠岩粉15份、麦饭石12份、天然紫砂泥17份、硅铝石8份、滑石粉16份、泥碳土9份、云母7份混合粉碎制得基料，将基料研磨后过100目筛，三级水洗后进行烧结。一段烧结温度400℃，时间6小时，停止2小时；二段烧结温度800℃，时间9小时，停止3小时；三段烧结温度1000℃，时间57小时，然后自然冷却到室温得到烧结的饼体，再将饼体磨制成粒度为100目的粉末。配制瓜尔豆胶水溶液，将陶瓷材料颗粒添加于其中，经超声处理后制得分散均匀的悬浮液，其中陶瓷材料颗粒与瓜尔豆胶重量比为5:1。将悬浮液涂布于纸质滤棒基材上，陶瓷材料颗粒的涂布量为5g/m2，然后经压纹、干燥、分切，成型为卷烟纸质滤棒。
将制备的含有陶瓷材料的纸质滤棒应用于卷烟(实验样1)，进行感官评价。
将卷烟按照国标方法进行烟气常规化学成分检测，检测结果(表1)表明采用陶瓷材料滤棒的实验样卷烟烟碱、焦油及CO释放量有所降低。
表1卷烟烟气化学成分检测结果
实施例2
将按重量计的高岭土30份、火山岩10份、电气石7份、珍珠岩粉20份、麦饭石10份、人工紫砂泥15份、硅铝石7份、滑石粉18份、泥碳土8份、云母5份混合粉碎制得基料，将基料研磨后过100目筛，三级水洗后进行烧结。一段烧结温度600℃，时间4小时，停止2小时；二段烧结温度900℃，时间7小时，停止3小时；三段烧结温度1000℃，时间60小时，然后自然冷却到室温得到烧结的饼体，再将饼体磨制成粒度为50目的粉末。配制罗望子胶水溶液，将陶瓷材料颗粒添加于其中，经超声处理后制得分散均匀的悬浮液，其中陶瓷材料颗粒与罗望子胶重量比为8:1。将悬浮液喷洒于纸质滤棒基材上，陶瓷材料颗粒的涂布量为8g/m2，然后经压纹、干燥、分切，成型为卷烟纸质滤棒。
其中人工紫砂泥由以下方法制备：
将广东省紫金县龙窝镇陶土破碎后过320目筛，然后升温至800℃，煅烧2小时，冷却至室温，然后再升温至1080℃，煅烧2小时，冷却至室温，然后再升温至1100℃煅烧1小时，冷却。
将制备的含有陶瓷材料的纸质滤棒与醋纤滤棒按照1:1的长度比例进行复合，应用于卷烟(实验样2)，进行感官评价。
实施例3
将按重量计的高岭土15份、火山岩15份、电气石10份、珍珠岩粉10份、麦饭石15份、人工紫砂泥20份、硅铝石10份、滑石粉15份、泥碳土10份、云母10份混合粉碎制得基料，将基料研磨后过100目筛，三级水洗后进行烧结。一段烧结温度500℃，时间5小时，停止2小时；二段烧结温度850℃，时间8小时，停止3小时；三段烧结温度1100℃，时间55小时，然后自然冷却到室温得到烧结的饼体，再将饼体磨制成粒度为200目的粉末。配制壳聚糖水溶液，将陶瓷材料颗粒添加于其中，经超声处理后制得分散均匀的悬浮液，其中陶瓷材料颗粒与壳聚糖重量比为3:1。将悬浮液涂布于纸质滤棒基材上，陶瓷材料颗粒的涂布量为6g/m2，然后经压纹、干燥、分切，成型为卷烟纸质滤棒。
其中人工紫砂泥由以下方法制备：
将广东省紫金县龙窝镇陶土破碎后过320目筛，然后升温至900℃，煅烧1.5小时，冷却至室温，然后再升温至1050℃，煅烧2小时，冷却至室温，然后再升温至1120℃煅烧0.5小时，冷却。
将制备的含有陶瓷材料的纸质滤棒与空白纸质滤棒按照2:1的长度比例进行复合，应用于卷烟(实验样3)，进行感官评价。
将制备的陶瓷材料滤棒(实验样1-3)和相同规格的滤棒(空白样)分别卷制成烟，邀请5名具有专业资格评吸人员按照“国标GB5606.5-2005中卷烟感官质量评价标准”对卷烟进行评吸，评价结果如表2所示(平均分)。
表2卷烟感官评价结果
| 项目 | 香气 | 协调 | 杂气 | 刺激 | 余味 | 总分 |
| 空白样 | 26.0 | 4.4 | 10.0 | 17.0 | 22.0 | 79.4 |
| 实验样1 | 26.1 | 4.5 | 10.5 | 17.5 | 22.1 | 80.7 |
| 实验样2 | 26.1 | 4.5 | 10.4 | 17.4 | 22.2 | 80.6 |
| 实验样3 | 26.1 | 4.5 | 10.3 | 17.4 | 22.1 | 80.4 |
结果表明，烟气杂气明显减少，刺激明显降低，香气质量有所改善，细腻程度有所改善。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种含有陶瓷材料的纸质滤棒，其特征在于，在纸质滤棒基材上添加有陶瓷材料颗粒。
2.如权利要求1所述的纸质滤棒，其特征在于，添加陶瓷材料颗粒后，经压纹、干燥、分切，成型，制成卷烟纸质滤棒。
3.如权利要求1-2之一所述的纸质滤棒，其特征在于，陶瓷材料颗粒的添加量为1-10g/m2。
4.如权利要求1-3之一所述的纸质滤棒，其特征在于，所述陶瓷颗粒的制备工艺包括如下步骤：
①将高岭土、火山岩、电气石、珍珠岩粉、麦饭石、紫砂泥、硅铝石、滑石粉、泥碳土、云母按比例混合粉碎制得基料；
②将步骤①制得的基料研磨、过筛、水洗、烧结制得陶瓷材料饼体；
③将步骤②制得的陶瓷材料饼体磨制成陶瓷材料颗粒粉末。
5.如权利要求4所述的纸质滤棒，其特征在于，步骤①中，各组分的重量份为：高岭土15～30份、火山岩10～15份、电气石7～10份、珍珠岩粉10～20份、麦饭石10～15份、紫砂泥15～20份、硅铝石7～10份、滑石粉15～18份、泥碳土8～10份、云母5～10份。
6.如权利要求4-5之一所述的纸质滤棒，其特征在于，步骤②中，基料采用球磨机研磨，过100目筛，水洗方式为三级水洗，烧结方式为三段烧结。
7.如权利要求6所述的纸质滤棒，其特征在于，步骤②中，一段：烧结温度400～600℃，时间4～6小时，停止烧结2小时；二段：温度800～900℃，时间7～9小时，停止烧结3小时；三段温度1000～1100℃，时间55-60小时，然后自然冷却到室温得到烧结的饼体。
8.如权利要求4-7之一所述的纸质滤棒，其特征在于，紫砂泥包括天然紫砂泥和人工紫砂泥，所述的人工紫砂泥由以下方法制备：陶土矿破碎后过筛，优选过320目筛，然后升温至800-900℃，煅烧1.5-3小时，冷却至室温，然后再升温至1000-1080℃，煅烧1.5-2.5小时，冷却至室温，然后再升温至1100-1120℃煅烧0.5-1小时，冷却即可。
9.如权利要求1-8之一所述的纸质滤棒，其特征在于，所述陶瓷材料颗粒的添加方式是通过制备成混合液涂布或喷洒在纸质滤棒基材上的。
10.如权利要求9所述的纸质滤棒，其特征在于，所述混合液的制备方法为：配制植物多糖水溶液，将陶瓷材料颗粒添加于其中，经超声处理后制得分散均匀的悬浮液；所述植物多糖优选瓜尔豆胶、罗望子胶、壳聚糖中的一种；陶瓷材料颗粒与植物多糖的重量比优选3～8:1。
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