CN112779816A

CN112779816A - 一种降焦型卷烟纸及其制备方法

Info

Publication number: CN112779816A
Application number: CN202011543990.5A
Authority: CN
Inventors: 张文灿; 鲁平; 楚文娟; 刘其松; 徐杰
Original assignee: Zhejiang Huafeng Paper Technology Co ltd; China Tobacco Henan Industrial Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Huafeng Paper Technology Co ltd; China Tobacco Henan Industrial Co Ltd
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-05-11

Abstract

本发明提供一种降焦型卷烟纸及其制备方法，一种降焦型卷烟纸，卷烟纸的胶黏层中含有以下成分：改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂，改性导热活性炭的比表面积为900~1000m²/g，导热系数为5~8w/（m×K）；催化剂为二氧化锰或氧化铜。本发明的一种降焦型卷烟纸的胶黏层中的改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂相互之间发挥协同作用，在三者共同作用下，降低卷烟的燃烧区温度，并可提高卷烟纸的透气量，促进卷烟的有氧燃烧，进而降低卷烟燃烧过程中产生的焦油量。

Description

一种降焦型卷烟纸及其制备方法

技术领域

本发明属于卷烟纸生产技术领域，具体涉及一种降焦型卷烟纸及其制备方法。

背景技术

卷烟烟气粒中除水分和烟碱以外所剩下的部分，称之为焦油，一般认为卷烟烟气中的有害成分主要集中在焦油中。卷烟烟支由烟丝、卷烟纸和滤嘴组成，其中烟丝为最重要的部分。卷烟点燃时，烟丝和卷烟纸一起燃烧，烟丝与卷烟纸中的化学成分发生一系列的复杂的化学反应，从而形成卷烟烟气。焦油是卷烟烟丝以及卷烟纸中的有机物质在缺氧条件下不完全燃烧产生，是由多种烃类及烃的氧化物、硫化物和氮化物等组成的复杂化合物。

近年来，随着居民生活水平的提高，吸烟与健康日益受到关注，在不影响卷烟质量的前提下，降低卷烟烟气中的焦油含量已成为科研人员研究的主要方向之一。中国专利CN200710192688.8公开了一种可变透气度卷烟纸，其中添加颗粒粒径为0.1um~10um的发泡剂颗粒，在卷烟燃烧过程中能提高卷烟纸碳化线后1-10mm左右卷烟纸的透气度，从而增加卷烟抽吸过程中从燃烧锥部分进入的空气量，达到改善燃烧条件，降低烟气中的CO含量并减少人体焦油摄入量的效果。该专利的可变透气度卷烟纸加工制备过程简单，无需改变现有的生产工艺，适于推广使用。该专利中使用的发泡剂为偶氮化合物、对甲苯磺酰氨基脲或碱式碳酸锌，偶氮化合物和对甲苯磺酰氨基脲在发泡裂解过程中会产生有刺激性的氨气，影响卷烟的抽吸口感且不利于环境保护；另一方面，偶氮化合物和对甲苯磺酰氨基脲发泡裂解后的产物参与卷烟纸的燃烧过程中可能会在不完全燃烧的情况下生成有害的芳烃类物质。中国专利CN201410130879.1公开了一种可降低卷烟主流烟气中CO等有害物质释放量的致孔卷烟纸的制备方法，将卷烟纸纤维素的裂解催化剂与致孔剂添加到卷烟纸中；所述的裂解催化剂与致孔剂的质量比为1∶10~20∶1；所述的裂解催化剂与致孔剂在卷烟纸中总的添加量为0.3~3.0g/m²；将纤维木浆、疏解、打浆、然后添加无机填料，经脱水、纸张成型、压榨、烘干、喷洒裂解催化剂与致孔剂混合溶液、再烘干、卷取、复卷制得。提高主流烟气中CO的扩散能力，可降低主流烟气中CO释放量15%以上。该卷烟纸制备方法简单、生产成本低，可工业化生产。该专利通过裂解催化剂的催化裂解纸张纤维素致孔作用以及致孔剂在高温分解时产生气体的致孔作用来调变卷烟纸的透气度，进而降低焦油含量。当该专利使用氯酸钾作为致孔剂时，因氯酸钾需要加热到400℃以上才开始分解，而当卷烟纸的温度达到400℃时，卷烟烟丝的燃烧区温度一般会在500℃以上，在高温燃烧条件下，卷烟烟丝燃烧时容易产生更多的焦油，不利于卷烟烟气中焦油含量的降低。

现有公开技术对于降低卷烟焦油含量的研究多在于注重对卷烟纸透气度方面的改善，但是当卷烟纸透气度达到80cu以后，再改善卷烟纸的透气度则对卷烟焦油含量降低无显著作用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种降焦型卷烟纸及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种降焦型卷烟纸，所述卷烟纸的胶黏层中含有以下成分：改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂，所述改性导热活性炭的比表面积为900~1000m2/g，导热系数为5~8w/（m×K）；所述催化剂为二氧化锰或氧化铜。

优选地，所述改性导热活性炭的添加量占所述卷烟纸干重的5~15%，所述氯酸钾的添加量占所述卷烟纸干重的1~10%，所述催化剂的添加量占所述卷烟纸干重的0.1~1%。

优选地，所述改性导热活性炭为膨胀石墨改性的活性炭。

优选地，所述改性导热活性炭按以下方法制备：

将核桃壳粉浸渍到氯化锌溶液中，核桃壳粉末与氯化锌的质量比为1：（0.8~1.1），之后于70~80℃水浴反应3~4h，将固体粉末干燥；

向干燥后的固体粉末中添加30~40%的膨胀石墨并混合均匀，将混合物压制成型；

将压制成型后的混合物置于惰性气氛中于580~620℃下炭化4.5~5h；

将炭化后产物水洗至中性后干燥，即得到所述改性导热活性炭。

本发明还提供一种降焦型卷烟纸的制备方法，包括以下步骤：

将造纸纤维疏解后加入填料、燃烧调节剂，混匀、打浆形成浆料；

将所述浆料依次经过脱水、成型、压榨、抄造成湿纸基；

配制含有改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂的胶黏剂溶液；

将所述胶黏剂溶液通过施胶均匀添加到所述湿纸基表面形成胶黏层，经过烘干、卷曲、分切得到所述卷烟纸；所述改性导热活性炭的比表面积为900~1000m²/g，导热系数为5~8w/（m×K）；所述催化剂为二氧化锰或氧化铜。

优选地，所述填料为轻质碳酸钙，所述填料的添加量占所述卷烟纸干重的25~35%。

优选地，所述燃烧调节剂为柠檬酸钾，所述燃烧调节剂的添加量占所述卷烟纸干重的0.5~3%。

优选地，所述造纸纤维为针叶木纤维与阔叶木纤维的混合物。

优选地，所述针叶木纤维与所述阔叶木纤维的质量比为（15~20）：（80~85）。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的一种降焦型卷烟纸的胶黏层中含有的改性导热活性炭，在卷烟烟支燃烧时，改性导热活性炭因具有较大的比表面积，可以吸附烟气中的焦油等有害物质，降低焦油对人体的危害；另一方面，改性导热活性炭可将烟支燃烧中心的热量快速向外传导，降低烟支燃烧区的温度，进而可避免高温燃烧产生过多的焦油，降低卷烟烟气中的焦油含量。此外，经过改性导热活性炭传递过来的热量可促进氯酸钾的分解，在催化剂的作用下，氯酸钾可在较低温度300~350℃下发生分解，氯酸钾的分解反应可吸收卷烟燃烧区的热量，降低卷烟燃烧区的温度，且分解放出的氧气一方面可以起到致孔作用，提高卷烟纸的透气度，另一方面，分解放出的氧气可促进卷烟的有氧燃烧，可降低卷烟因缺氧不完全燃烧产生的焦油量。本发明胶黏层中的改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂相互之间发挥协同作用，在三者共同作用下，降低卷烟的燃烧区温度，并可提高卷烟纸的透气量，促进卷烟的有氧燃烧，进而降低卷烟燃烧过程中产生的焦油量。

本发明的一种降焦型卷烟纸的制备方法在传统造纸法的基础上，通过在胶黏层中添加改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂来降低卷烟的焦油量，本发明的一种降焦型卷烟纸的制备方法不改变传统造纸法工艺，制备过程简单，易于实现工业化生产。

本发明的附加优点、目的以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明实施例提供一种降焦型卷烟纸，该卷烟纸的胶黏层中含有以下成分：改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂，其中改性导热活性炭的比表面积为900~1000m²/g，导热系数为5~8w/（m×K）；催化剂为二氧化锰或氧化铜。在本发明的优选实施例中，改性导热活性炭的添加量占卷烟纸干重的5~15%，氯酸钾的添加量占卷烟纸干重的1~10%，催化剂的添加量占卷烟纸干重的0.1~1%。

卷烟烟气中的焦油是卷烟纸与烟丝中的化学成分在燃烧时发生一系列复杂的化学反应后的产物，当卷烟燃烧区的温度达到500~700℃时，就会产生苯酚类和富马酸类促癌物，随着卷烟燃烧区温度的升高，卷烟烟气中苯、萘、芘、酚等多环芳烃类致癌物就会增多，因此，降低卷烟燃烧区温度并促进卷烟的有氧完全燃烧将有助于降低卷烟烟气中的焦油含量。本发明通过在胶黏层中添加改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂来降低卷烟的焦油量，具体地，在卷烟烟支燃烧时，改性导热活性炭因具有较大的比表面积，可以吸附烟气中的焦油等有害物质，降低焦油对人体的危害；另一方面，改性导热活性炭可将烟支燃烧中心的热量快速向外传导，降低烟支燃烧区的温度，进而可避免高温燃烧产生过多的焦油，降低卷烟烟气中的焦油含量。此外，经过改性导热活性炭传递过来的热量可促进氯酸钾的分解，在催化剂的作用下，氯酸钾可在较低温度300~350℃下发生分解，氯酸钾的分解反应可吸收卷烟燃烧区的热量，降低卷烟燃烧区的温度，且分解放出的氧气一方面可以起到致孔作用，提高卷烟纸的透气度，另一方面，分解放出的氧气可促进卷烟的有氧燃烧，可降低卷烟因缺氧不完全燃烧产生的焦油量。本发明胶黏层中的改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂相互之间发挥协同作用，在三者共同作用下，降低卷烟的燃烧区温度，并可提高卷烟纸的透气量，促进卷烟的有氧燃烧，进而降低卷烟燃烧过程中产生的焦油量。

本发明胶黏层中添加的改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂在随卷烟纸一起燃烧的过程中不会产生额外的对环境有害的物质，可安全使用。

优选地，改性导热活性炭为膨胀石墨改性的活性炭。活性炭通常具有较大的比表面积，但导热性较差，而膨胀石墨的导热性优异，因此，本发明通过膨胀石墨对活性炭进行改性，以获得具有较大比表面积和高导热性的改性导热活性炭。在本发明优选的实施例中，改性导热活性炭按以下方法制备：

（1）将核桃壳粉浸渍到氯化锌溶液中，混合溶液中核桃壳粉末与氯化锌的质量比为1：（0.8~1.1），之后于70~80℃水浴反应3~4h，将浸渍后的固体粉末干燥；

（2）向干燥后的固体粉末中添加30~40%的膨胀石墨并混合均匀，将混合物压制成型；

（3）将压制成型后的混合物置于惰性气氛中于580~620℃下炭化4.5~5h；

（4）将炭化后产物水洗至中性后干燥，即得到改性导热活性炭。

本发明实施例还提供一种降焦型卷烟纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将造纸纤维疏解后加入填料、燃烧调节剂，混匀、打浆形成浆料；

（2）将浆料依次经过脱水、成型、压榨、抄造成湿纸基；

（3）配制含有改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂的胶黏剂溶液；

（4）将胶黏剂溶液通过施胶均匀添加到湿纸基表面形成胶黏层，经过烘干、卷曲、分切得到所述卷烟纸；其中，改性导热活性炭的比表面积为900~1000m²/g，导热系数为5~8w/（m×K）；催化剂为二氧化锰或氧化铜。优选地，改性导热活性炭的添加量占卷烟纸干重的5~15%，氯酸钾的添加量占卷烟纸干重的1~10%，催化剂的添加量占卷烟纸干重的0.1~1%。

优选地，填料为轻质碳酸钙，填料的添加量占卷烟纸干重的25~35%。轻质碳酸钙填料可以提高卷烟纸的白度、透气度和不透明度，并能改善卷烟燃烧的包灰性能。

优选地，燃烧调节剂为柠檬酸钾，燃烧调节剂的添加量占卷烟纸干重的0.5~3%。燃烧调节剂可以调变卷烟的燃烧速率和燃烧温度，且对烟草纤维的热解具有催化促进作用，提高卷烟的燃烧速率，降低卷烟烟气中有害物质的释放量，改善卷烟吸味。

优选地，造纸纤维为针叶木纤维与阔叶木纤维的混合物。更优选地，针叶木纤维与阔叶木纤维的质量比为（15~20）：（80~85）。通过控制造纸纤维中针叶木纤维与阔叶木纤维的质量比，可以改善卷烟纸的透气度。

以下结合具体实施例做进一步说明。

实施例1

本发明实施例1提供一种降焦型卷烟纸及其制备方法，该降焦型卷烟纸按以下方法制备：

（1）制备改性导热活性炭：

（10）将200目的核桃壳粉浸渍到0.3g/mL氯化锌溶液中，混合溶液中核桃壳粉末与氯化锌的质量比为1： 0.8，之后于80℃水浴反应3h，将浸渍后的固体粉末置于真空干燥箱中120℃干燥12h；

（20）向干燥后的固体粉末中添加30%的80目的膨胀石墨并混合均匀，将混合物在8MPa压力下压制成型；

（30）将压制成型后的混合物置于惰性气氛中于580℃下炭化5h；

（40）将炭化后产物水洗至中性后120℃干燥12h，即得到改性导热活性炭，测定改性导热活性炭的比表面积为987m²/g，导热系数为5.6w/（m×K）。

（2）将针叶木纤维、阔叶木纤维（质量比为15：85）疏解后加入25%轻质碳酸钙填料、1%柠檬酸钾，混匀、打浆形成浆料；

（3）将浆料依次经过脱水、成型、压榨、抄造成湿纸基；

（4）配制含有改性导热活性炭、氯酸钾和二氧化锰的胶黏剂溶液混合物；

（5）将胶黏剂溶液通过施胶均匀添加到湿纸基表面形成胶黏层，经过烘干、卷曲、分切得到卷烟纸，卷烟纸的定量为30g/m²，透气度为70cu。改性导热活性炭的添加量占卷烟纸干重的5.4%，氯酸钾的添加量占卷烟纸干重的3.4%，二氧化锰的添加量占卷烟纸干重的0.3%。

实施例2

本发明实施例2提供一种降焦型卷烟纸及其制备方法，该降焦型卷烟纸按以下方法制备：

（1）制备改性导热活性炭：

（10）将200目的核桃壳粉浸渍到0.3g/mL氯化锌溶液中，混合溶液中核桃壳粉末与氯化锌的质量比为1：1，之后于80℃水浴反应3h，将浸渍后的固体粉末置于真空干燥箱中120℃干燥12h；

（20）向干燥后的固体粉末中添加35%的80目的膨胀石墨并混合均匀，将混合物在8MPa压力下压制成型；

（30）将压制成型后的混合物置于惰性气氛中于600℃下炭化4.5h；

（40）将炭化后产物水洗至中性后120℃干燥12h，即得到改性导热活性炭，测定改性导热活性炭的比表面积为964m²/g，导热系数为6.4w/（m×K）。

（2）将针叶木纤维、阔叶木纤维（质量比为15：85）疏解后加入35%轻质碳酸钙填料、2%柠檬酸钾，混匀、打浆形成浆料；

（3）将浆料依次经过脱水、成型、压榨、抄造成湿纸基；

（5）将胶黏剂溶液通过施胶均匀添加到湿纸基表面形成胶黏层，经过烘干、卷曲、分切得到卷烟纸，卷烟纸的定量为30g/m²，透气度为70cu。改性导热活性炭的添加量占卷烟纸干重的8.7%，氯酸钾的添加量占卷烟纸干重的5.8%，二氧化锰的添加量占卷烟纸干重的0.5%。

实施例3

本发明实施例3提供一种降焦型卷烟纸及其制备方法，该降焦型卷烟纸按以下方法制备：

（1）制备改性导热活性炭：

（10）将200目的核桃壳粉浸渍到0.3g/mL氯化锌溶液中，混合溶液中核桃壳粉末与氯化锌的质量比为1：1.1，之后于70℃水浴反应4h，将浸渍后的固体粉末置于真空干燥箱中120℃干燥12h；

（20）向干燥后的固体粉末中添加40%的80目的膨胀石墨并混合均匀，将混合物在8MPa压力下压制成型；

（30）将压制成型后的混合物置于惰性气氛中于620℃下炭化4.5h；

（40）将炭化后产物水洗至中性后120℃干燥12h，即得到改性导热活性炭，测定改性导热活性炭的比表面积为923m²/g，导热系数为7.6w/（m×K）。

（2）将针叶木纤维、阔叶木纤维（质量比为20：80）疏解后加入30%轻质碳酸钙填料、3%柠檬酸钾，混匀、打浆形成浆料；

（3）将浆料依次经过脱水、成型、压榨、抄造成湿纸基；

（4）配制含有改性导热活性炭、氯酸钾和氧化铜的胶黏剂溶液混合物；

（5）将胶黏剂溶液通过施胶均匀添加到湿纸基表面形成胶黏层，经过烘干、卷曲、分切得到卷烟纸，卷烟纸的定量为30g/m²，透气度为70cu。改性导热活性炭的添加量占卷烟纸干重的13.6%，氯酸钾的添加量占卷烟纸干重的8.7%，二氧化锰的添加量占卷烟纸干重的0.8%。

对比例1

其与实施例1不同之处在于，卷烟纸的胶黏层中不添加改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂，其他工艺相同。

对比例2

其与实施例2不同之处在于，卷烟纸的胶黏层中不添加改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂，其他工艺相同。

对比例3

其与实施例3不同之处在于，卷烟纸的胶黏层中不添加改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂，其他工艺相同。

将本发明实施例1~实施例3及对比例1~对比例3制备的卷烟纸进行卷烟评价，选用相同规格的烟丝，采用相同辅材用同一台卷烟机进行卷制以保证对照卷烟和试验卷烟的烟丝质量一致，达到试样样品的可比性。采用吸烟机模拟人体吸烟模式，在标准抽吸条件下，即抽吸量35mL，抽吸持续时间2s，抽吸时间间隔60s，捕集卷烟烟气，对卷烟主流烟气中的成分进行分析，分析结果如表1所示。

从表1中看到，实施例1与对比例1相比，卷烟主流烟气中焦油含量降低20%，实施例2与对比例2相比，卷烟主流烟气中焦油含量降低22%，实施例3与对比例3相比，卷烟主流烟气中焦油含量降低19%。

本发明的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims

1.一种降焦型卷烟纸，其特征在于，所述卷烟纸的胶黏层中含有以下成分：改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂，所述改性导热活性炭的比表面积为900~1000m²/g，导热系数为5~8w/（m×K）；所述催化剂为二氧化锰或氧化铜。

2.根据权利要求1所述的一种降焦型卷烟纸，其特征在于，所述改性导热活性炭的添加量占所述卷烟纸干重的5~15%，所述氯酸钾的添加量占所述卷烟纸干重的1~10%，所述催化剂的添加量占所述卷烟纸干重的0.1~1%。

3.根据权利要求2所述的一种降焦型卷烟纸，其特征在于，所述改性导热活性炭为膨胀石墨改性的活性炭。

4.根据权利要求3所述的一种降焦型卷烟纸，其特征在于，所述改性导热活性炭按以下方法制备：

5.一种降焦型卷烟纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述浆料依次经过脱水、成型、压榨、抄造成湿纸基；

配制含有改性导热活性炭、氯酸钾和催化剂的胶黏剂溶液；

6.根据权利要求5所述的一种降焦型卷烟纸的制备方法，其特征在于，所述改性导热活性炭的添加量占所述卷烟纸干重的5~15%，所述氯酸钾的添加量占所述卷烟纸干重的1~10%，所述催化剂的添加量占所述卷烟纸干重的0.1~1%。

7.根据权利要求5所述的一种降焦型卷烟纸的制备方法，其特征在于，所述填料为轻质碳酸钙，所述填料的添加量占所述卷烟纸干重的25~35%。

8.根据权利要求5所述的一种降焦型卷烟纸的制备方法，其特征在于，所述燃烧调节剂为柠檬酸钾，所述燃烧调节剂的添加量占所述卷烟纸干重的0.5~3%。

9.根据权利要求5所述的一种降焦型卷烟纸的制备方法，其特征在于，所述造纸纤维为针叶木纤维与阔叶木纤维的混合物。

10.根据权利要求9所述的一种降焦型卷烟纸的制备方法，其特征在于，所述针叶木纤维与所述阔叶木纤维的质量比为（15~20）：（80~85）。