CN1137364A - 香烟过滤嘴及生产该香烟过滤嘴的方法 - Google Patents

香烟过滤嘴及生产该香烟过滤嘴的方法 Download PDF

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Abstract

一种圆周长度为17至27mm的香烟过滤嘴，它是通过在不低于100℃的辊子温度下，对片状材料进行皱压或压纹后，卷制而成的，其中片状含有不少于重量20％的纤维素酯成分，并且它具有网状结构基重为20至35g/cm2、密度为0.25至0.45g/cm3，纤维素酯成分包括如：纤维素酯短纤维、原纤化的纤维、酯化了的纤维及包覆纤维素酯的纤维。在这一过滤嘴的圆周长度为24.5mm，长度为10cm的条件下测得该过滤嘴的压力降为200至500mm水柱，硬度不低于88％，横截面多孔率不大于2％。

Description

香烟过滤嘴及生产该 香烟过滤嘴的方法
本发明涉及一种香烟过滤嘴，它可确保有效地去除香烟烟雾中的有害成份，并具有令人满意的烟气质量(香味、吸味、可吸性)，同时，它具有适当的压力降(吸阻)、硬度及均匀的横截面，本发明还涉及生产该种香烟过滤嘴的方法，并涉及带有该过滤嘴的香烟。
因为过滤嘴可以从香烟烟雾中除去焦油并能确保令人满意的烟气质量，因此，我们通常使用由带有增塑剂如：三醋精的醋酸纤维素束塑成的过滤棒。该过滤嘴具有合适的压力降及满意的横截面，并且，在这种过滤嘴中，单丝纤维是通过增塑剂部分地熔合在一起而塑成的，因此，该过滤嘴适宜的硬度可以满足需要。然而，由于同样的原因，当该种过滤嘴在抽完扔掉后，它需要很长的时间才会在环境中自行分解，因此，这就增加了对环境的污染。
同时，也有用木浆片制成的皱纹纸卷成的香烟过滤嘴及用再生的纤维束制成的过滤嘴。它们与具有醋酸纤维素的过滤嘴相比，这些过滤嘴的湿解性要稍微好一点，因此它们降低了对环境的污染。然而，在这些过滤嘴中，不仅丧失了香烟烟雾的香味及可吸性，而且香烟过滤嘴必需具有的去除酚的能力也几乎丧尽。
另外，按照常规生产工，包括对片材皱纹和/或压纹，并由这些材料卷成一个圆柱形的过滤嘴，而这种过滤嘴的适宜的压力降，能满足吸烟者的需要的适宜硬度及其横截面的均匀度也很难同时兼具。举例说明，例如：由醋酸纤维素束制成的过滤嘴，它的硬度可用加入其中的增塑剂或特殊粘接剂来改变，或者用改变纤维横截面的结构的方式来改变。而这种过滤嘴的压力降是很容易通过在起皱或压纹过程中调节皱纹或压纹的深度来控制的，然而，在适当的范围内对压力降的调整就会导致过滤嘴的结构粗糙，并使得硬度降低及横截面不均匀。因此，很难获得令人满意的过滤嘴。
因此，本发明的目的是提供一种具有适宜的压力降和硬度，并且其横截面结构高度均匀的香烟过滤嘴，生产该过滤嘴的方法和用该过滤嘴生产出的香烟。
本发明的另一个目的是提供一种可从香烟烟雾中得到令人满意的香味、吸味及可吸性的，并能有效地去除香烟烟雾中的有害成份的香烟过滤嘴，生产该过滤嘴的方法和用该过滤嘴生产出的香烟。
本发明的另一个目的是提供一种具有高湿解性的香烟过滤嘴，这样可以减少它对环境的污染，生产该过滤嘴的方法和用该过滤嘴生产出的香烟。
本发明的再一个目的是提供用简单和容易的方法高效地生产出上述的这种具有良好特征的香烟过滤嘴的方法。
为了完成上述目的，本发明的发明者作了深入的研究，结果发现：包括纤维素酯的片材的特征与用该片材制成过滤嘴的条件两者选择性的结合，就制出了可从香烟烟雾中获得令人满意的烟气质量及有效地去除其有害成份的香烟过滤嘴，并且该过滤嘴还具有适宜的压力降，较高的硬度和小的横截面多孔率。本发明也是基于上面的发现而完成的。
因此，本发明的香烟过滤嘴是一咱由皱压或压纹的片状材料卷制而成的柱状香烟过滤嘴，其中片状材料具有网状结构并含有纤维素酯组份，该过滤嘴在其圆周长为24.5±0.2mm，长度为10±0.2cm的条件下，它的压力降为200至500mm水柱，硬度不低于88％，横截面的多孔率不大于2％。
纤维素酯成份的数量不得低于片状材料总数量(以重量计算)的20％。用下面公式表示的包装密度在0.15至0.20(g/cm3)范围内：
           D＝F/(S×L)
其中D表示片状材料的包装密度(g/cm3)，F表示片状材料的堆放量或填充量(g)，S表示过滤嘴的横截面积，及L代表过滤嘴的长度。
过滤嘴的圆周长约为17至27mm。实际上，纤维素酯组份至少从下列组中选择其中的一个：(1)一种纤维素酯纤维或颗粒，(2)一种纤化的纤维素酯纤维，和(3)由非酯化纤维素基质和一种纤维素酯组成的纤维或颗粒。纤维或颗粒(3)可以是一种具有芯及环绕芯的外层的纤维或颗粒，其中外层含有纤维素酯，芯为非酯化纤维素。纤维或颗粒(3)可为以下两种情况：(a)由纤维状或颗粒状的纤维素和纤维素酯组成的涂层纤维素，其中纤维素酯涂在纤维状纤维素或颗粒状纤维素的表面上，或(b)从天然纤维素或再生纤维素纤维或颗粒中衍生出来的纤维状或颗粒状纤维素的衍生物，其中：通过对纤维或颗粒表面进行酯化作用，形成了表层的酯化部分和芯部的非酯化部分。实际上，该纤维素酯是一种短纤维。
片状材料可由纤维素酯成份和打浆组成。另外，该过滤嘴可在接触水时降解。
按照本发明的生产方法，含有纤维酯成份的片状材料被皱压和/或压纹并卷成棒状，这样，在所制得的过滤嘴的圆周长为24.5±0.2mm，长度为10±0.2cm的条件下，该过滤嘴的压力为200至500mm水柱，其硬度不低于88％，横截面的多孔率不大于2％。该方法包括一个实施例，即：具有网状结构的片材在温度不低于100℃的条件下，用一个辊子进行皱压和/可压纹，并将皱压过和/或压纹过的片材卷成其包装密度(填充密度)为0.15至0.20g/cm3的棒状，其中，材料由具有纤维酯成份的短纤维和打浆组成，材料的基重为10到60g/m2密度为0.25至0.45g/cm3。
用上面所述的香烟过滤嘴来制成本发明的香烟。
我们应该理解，在本说明书中所用的“纤维素酯成份”这个词的含义除了纤维素酯外，还包括表面的绝大部分涂有纤维素酯或者由纤维素酯组成的颗粒或纤维。
术语“压力降”、“硬度”和“截面多孔率”分别为用以下方式测定的数据。
“压力降”是在由FiltronCO.，Ltd制造的自动检测装置FTS300上用密封的方法来测定的数值。即，压力降是在气流通过过滤嘴的速率为17.5毫升/秒的条件下，以水柱为单位(mm水柱)来表示的过滤嘴的压力损失。
“硬度”(％)：是用由FiltronaCo.，Ltd制造的自动硬度测试仪AHT400来测定的数值(％)，即在预定的条件下，把净重为300g的重量加载到一根过滤嘴上，以此来测定其压缩量，硬度按下列公式计算：
硬度(％)＝(B/A)×100
其中A表示在加载重量前过滤嘴的直径，B表示在加载重量后过滤嘴的直径
“横截面的多孔率”：把长度为15mm的一根过滤嘴用一张黑纸包裹起来，以防止受外界光线的影响，然后，用亮度级为7(42×104Lux)的光从过滤嘴的一端照射该过滤嘴。这种照射是用装在光设备(由Kenkoco.，Ltd·Japan制造出的KPS-100R)中的光导来拟行的，其中光设备紧靠在过滤嘴的一个端面。光穿过过滤嘴而在过滤嘴的另一端所形成的光和影的图象，被传送到用于图象处理的光通量仪上，光通量仪具有256个刻度。光通量的刻度不小于90的部分被定义为一个孔，横截面的多孔率是用总表面积上的孔的百分比来决定的。
本发明中所用的纤维素酯包括：醋酸纤维素，丙酸纤维素，丁酸纤维素和其它有机酸的酯；还包括硝酸纤维素，硫酸纤维素，磷酸纤维素和其它无机酸的酯；它还包括乙酸-丙酸纤维，乙酸-丁酸纤维素、乙酸-邻苯二甲酸纤维素，乙酸-硝酸纤维素及其它混合酸的酯；并且它还包括：聚己酸内酯嫁接的醋酸纤维素和其它的纤维素酯的衍生物。这些纤维素酯可以单独使用；也可以结合在一起使用。
因为，纤维素酯的平均取代度通常是在约为1至3的范围内，所以，使用平均取度约为1至2.15，最好为1.1至2.0的纤维素酯可以提高其生物降解性，由此可减轻对环境的污染，正如日本公开申请第76632/1995(JP-A-7-76632)所指出的那样。
纤维素酯的最佳实例包括有机酸酯(例如：有2至4个碳原子有机酸的酯)，在有机酸酯中，醋酸纤维素特别理想。该醋酸纤维素的平均取代度最好是在约为1.5至3(如约为2至3)的范围内。
顺便说一下，所用的纤维素纤维或颗粒至少它的表面或表层含有纤维素酯(如平均替代度约为1.5至3的醋酸纤维素)，这样可以得到良好的过滤性，例如具有令人满意的烟气质量(吸味、香味和可吸性)并可有效地除去焦油，即使整个取代度低于上述范围时也是如此。这种纤维素纤维或颗粒的例子包括其表面被酯化的酯化纤维素制品(如一种从天然或再生纤维素中衍生出来的纤维状的或颗粒状的纤维素，它的表面被有机酸或有机酸酐(例如有2至4个碳原子的有机酸或有机酸酐)或无机酸酯化，及用纤维素酯包覆的被包覆制品(如纤维状或颗粒状的纤维素包括如木浆这样的纤维状或颗粒状的纤维素，其中，它的表面涂有纤维素酯)等。这种纤维素衍生物和被包覆的纤维素包含芯部，每个芯部均由未酯化的纤维素组成，这样，就可提高它们的生物降解性。
附带说一下，基质为非酯化的纤维素(例如天然纤维素或再生纤维素)的纤维或颗粒和纤维素酯可以使用，因为它具有高的生物降解性。这种纤维或颗粒包括上述的纤维或颗粒，但并不限于此，其中至少它的表面或表层包括纤维素酯。在这种纤维或颗粒中，纤维素酯并不只留在表面，或表层。
纤维素酯成份的形状(结构)并没有特殊限定，它可以是颗粒(如粉末)或纤维。最好的纤维素酯成份至少由一种纤维素酯纤维组成。例如，这种纤维素酯纤维包含(i)一种用常规的纺丝生产技术得到的纤维状的纤维素酯(ii)一种原纤化纤维素酯纤维(如，它的平均直径15至250μm，最好约为20至200μm，约为30至150μm更好，并且BET(Brunaue Emmet Tellar方程)此表面积为0.5至4.5m2/g，最好约为0.5至4m2/g(如：约为1至3m2/g)，0.7-3.8m2/g(如0.7～3.5m2/g)更好，该纤维素是通过把纤维素酯溶液从喷嘴中挤入到纤维素酯的凝固剂中，并且凝固的同时在挤出物上作用剪切力的方式而得到的，正如日本专利申请第282584/1994所述的那样，(iii)一种其表面被酯化的纤维素纤维(例如，如日本专利申请第280053/1994中描述的那样，它是从天然纤维或再生纤维中衍生出来的纤维状纤维素的衍生物，它的表面被一种有机酸或一种有机酸酐酯化)，(iv)一种涂有纤维素酯的包覆纤维(如被包覆纤维的纤维状纤维素为涂有纤维素酯的木浆，正如日本专利申请第254557/1994所描述的那样)和类似物。纤维素衍生物如酯化纤维；总的来说，它的平均取代度不大于1.5(如约0.01至1.5)最好约为0.02至1.2，约为0.05至0.5更好。而包覆纤维素(如包覆的纤维素纤维)可涂有不少于重量的0.1％的纤维素酯(如约为重量的0.1至50％)，最好不少于重量的1％(如约为重量的1至30％)，当然不少于被包覆物总重量的3％更好(如：约为3％至15％)。包覆的纤维素通常是涂有占重量的0.5至15％的纤维素酯，最好是约占被包覆纤维素总重量的1至12％。
这些纤维素酯成份可以单独使用，也可以结合在一起使用，例如，可以为一种颗粒状的纤维素酯和一种纤维状纤维素酯的结合，或者是不同种类的纤维素酯纤维的结合。
为了生产出具有良好性能的片状材料，最好使用下列纤维状的物质：(i)用纺丝的方法得到的纤维素酯纤维，(ii)原纤化纤维素酯纤维，(iii)被酯化的纤维和(iv涂有纤维素酯的纤维。从改善或提高材料的湿分解性的角度出发，纤维素酯成份的种类为纤维素酯的短纤维，(ii)原纤化纤维素酯纤维，(iii)被酯化纤维素纤维和(iv)涂有纤维素酯的纤维比较理想。
纤维素酯纤维，尤其是纤维素酯短纤维，能很好地用于制成含有纤维素酯的片状材料。
纤维素酯纤维的长度只要在不破坏其成网性的前提下，没有作特殊的限定。若片材用普通的湿法成网工艺进行生产，或者为了提高它在环境中的分解性，纤维的平均长度约为1至10mm，最好约为2至8mm。实际上使用长度约为3至7mm的纤维。若纤维长度太短，那么，制造这种短纤维的造价就会增大，同时片材的强度就会下降，这样，在包卷过程中可能发生如片材断开这样的问题。与此相反，如果使用具有很长纤维长度的纤维，那么该纤维在水中的分散性就会下降，因此，片材很难用湿网成型法制出，并且它在环境中不能得到令人满意的分解效果。
纤维素酯纤维的纤度可约为1至10旦尼尔，最好约为2至8旦尼尔(如2-7旦尼尔)，约为3至6旦尼尔更好。纤度小于1旦尼尔的纤维需要采用特殊的纺丝工艺进行加工，用一般的方法很难制出。另一方面，若纤度大于10旦尼尔，过滤效果将会下降，并且片材的强度会变得极低，因此这种材料很难卷成一卷，其结果是降低了过滤嘴横截面的均匀性。
纤维素酯纤维可以是皱缩或不皱缩的纤维但是，为了提高成网性、湿分解性或分散性，最好使用不皱缩纤维。
纤维素酯纤维的横截面的结构并未作特殊的限定，例如，它可为圆形、椭圆形、多边形如三角形和其它改进形或无规则形的横截面。使用具有改进形横截面的纤维素酯纤维可有效地改进过滤嘴的透气性(参见日本专利申请第292149/1994)。在具有改进型横截面的纤维素酯纤维中，纤维横截面的外接圆直径D1与其内接圆直径D2的比R在不小于2的范围内，较好约为2.2至6，约2.3至5更好，最好约为3至5。使用具有这种横截面的纤维，即使在过滤嘴的压力降(吸阻)低的情况下，该过滤嘴仍具有高的硬度及良好的过滤性。具有改进型横截面的纤维素酯纤维的横截面可为X-，Y-，H-，R-，I-，或其它形状中的任何一种。在它们中，最好使用X-，Y-，H-或I-形结构的纤维，其中以Y-形结构最为理想。
片状形状的香烟过滤嘴材料可仅包含纤维素酯成份，它的比例限定在不使烟气质量下降及烟气过滤性降低的范围内，并且该材料的结构为网状结构。例如，纤维素酯的比例不得少于重量的20％(如约为重量的30％至100％)，最好不少于重量的40％(如约为45％至100％)，不少于片状材料总重量的50％更好(如约为50％至100％)。同时，纤维素酯的颗粒或纤维(短纤维)在自粘性及成网性方面存在着不足，因此，若仅用这种纤维素酯纤维或颗粒作为过滤材料的话，很难得到具有优良品质的片状材料。在这种情况下，最好能在纤维素酯成份中加入打浆和/或粘接剂(如粘接剂含有天然或人造树脂)来制片材。在最佳实例中，纤维素酯成份(最好为纤维素酯短纤维)实质上至少与一种打浆进行混合成网。
应该理解在本说明书中所用的“打浆”这个词的含义，它包含由天然纤维素纤维如木浆、棉、大麻组成的浆，以及用合成树脂制成的浆，每一种浆均用普通的打浆机或粉碎机进行打浆。作为打浆，通常使用一般的加工工艺如硫化法、牛皮纸法或其它加工方法，从软木或硬木中得到木浆。打浆是通过锤打使之成为原纤维，以使其具有或产生造纸性。
锤打的程度可在有利于纤维素酯成份(如纤维素酯纤维)和打浆的成网性的范围内进行选择，例如：Shop-per-Riegler打浆度约在10至90°SR的范围内(如约为20至90°SR)，约为20至80°SR较好，约为25至75°SR(如约30至70°SR)更好。实际上，使用Sch-opper-Riegler打浆度约为30至60°SR的打浆。若锤打的程度太低，纤维素酯成份(如：纤维素酯的短纤维)就不能充分地缠结或交织在一起，以致它们很难被粘附在一起，结果会降低片材的强度。另一方面，若锤打的程度很高的话，组份(纤维)间的粘着力及粘附性就会很大，这样，就会降低材料的分解性。
纤维素酯成份(如：纤维素短纤维)与打浆的比例可以在任意范围内进行自由选择，只要纤维素酯的比例不少于重量的20％(例如，不少于重量的40％较好，不少于重量的50％最好)即可，由此所得过滤嘴具有令人满意的烟气质量及良好的过滤性。纤维素酯与打浆的比约为90/10至20/80(按重量计)，约为80/20至20/80(按重量计)较好，约为75/25至35/65(按重量计)更好。实际上该比例约为70/30至40/60(按重量计)。实际上所用的纤维素酯成份与打浆的比例约为90/10至40/60(按重量计)，最好约为80/20至40/60(按重量计)，约为70/30至50/50(按重量计)更好。
如果需要的话，可用微原纤维素(如它是一种纤维直径不大于2μm，纤维长度在50至1000μm之内的微原纤维)替代打浆，或将它与打浆一起加入到材料中去。微原纤维素的量约占过滤嘴总重量(以重量计)0.1至10％(参见日本专利申请第239402/1994)。使用微原纤维素可提高颗粒纤维或纤维状纤维粘着性、材料的造纸性(成网性)，并由此可改进纸的强度。
如果需要的话，可在片状材料的生产中，加入天然或合成树脂粘接剂。特别是，当纤维素酯颗粒或纤维(如：短纤维)的含量较高或当使用干法成网工艺，以无纺形式来生产片材时，有时需要加入一定量的粘接剂。可使用不损害人体健康、不损坏烟气的香味、吸味和可吸性和不降低材料的分解性的多种类型的粘接剂。这些粘接剂的例子包括属于食品添加剂中无味的那些粘接剂。粘接剂的数量要尽可能地少，例如：它不得超过重量的10％(如约为重量的0.1至10％)，最好它约为材料总重量的0.3至8％(按重量计)。
粘接剂可为不溶性粘接剂或微溶于水的粘接剂(如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物，乙烯丙烯酸乙酯共聚物和其它烯烃的聚合物，烯烃聚合物、苯乙烯聚合物、聚酯、聚酰胺等)
依湿分解性和分散性的需要，使用水溶性粘接剂更好。下面提到了水溶性粘接剂，例如天然粘接剂如淀粉、改性淀粉、可溶性淀粉、葡聚糖、阿拉伯树胶、藻朊酸钠、干酪和明胶；纤维素的衍生物如羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，乙基纤维素、水溶性醋酸纤维素及类似物；及合成树脂粘接剂如：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、水溶性丙烯树脂等。这些水溶性的粘接剂可单独使用也可结合在一起使用。
所用的粘接剂可为液态如一种溶液或一种分散体，也可为颗粒。顺便说一下，即使在对材料的湿分解性有要求的情况下，使用少量的不溶于水的粘接剂也不会影响材料的分解性。同样，在不破坏香烟烟气的香味、吸味和可吸性的条件下，也可使用带有气味或嗅味的粘接剂。另外，即使在对材料的分解性或分散性有要求的情况下，在不破坏分解性的前提下，也可以使用纤维素酯的增塑剂。
片状形式的行烟过滤材料由上面所提到的构成成分组成，并且它具有无纺网状结构。在此所用的“网状结构”一词是指织物的结构，即在该结构中织物被缠绕并交织在一起，例如：用成网法制出的片或日本纸。由于上面的原因，片状材料可以不用特殊粘接剂，就能保证它在雨水或类似物的浸泡下，快速分解或分散，尽管它具有高的干纸强度。
片状材料可使用普通的干法成网(造纸)工艺进行制造，例如该工艺包括：用空气流的方式将纤维素酯成份(如果需要的话，可将其它成分如打浆)喷射到多孔支撑物如网上。最好，过滤材料是用湿法成网工艺进行制造的，该工艺是将含有纤维素酯成分和打浆的泥浆(如果需要的话，还可含有其它成分)均分散到水中。因此，最好是网状结构包括用湿法成网方式所得到的网状结构。泥浆中固体物的含量可在造纸的范围内进行适当地选择，例如它的含量约占重量的0.005至0.5％。可使用常规方法进行成网，例如，在多孔板的湿法造纸机或其它常规装置上，将泥浆制成纸，然后进行脱水、干燥。
用片材制成的香烟过滤材料的特点是不降低过滤嘴的透气性(抽吸性)、硬度及横截面的均匀性。该种材料的基重通常约为10至40g/m2，最好约为15至35g/m2，约为25至35g/m2更好。实际上，可使用基重约为20至35g/m2的材料，最好使用基重约为25至35g/m2(如约27至35g/m2)的材料。同样，材料的密度约为0.25至0.45g/cm2，最好约为0.30至0.45g/cm2(如约为0.32至0.45g/cm2)。若片材的基重很低，那么造纸性就会下降，同时片材的强度也会下降。另一方面，若片材的基重超过上述范围，那么在过滤嘴的制造过程中，很难对片材进行皱压或压纹。由此会在过滤嘴的横截面上形成不均匀缝隙，其结果是很难得到横截面均匀的过滤嘴。同样若片材的的密度极低，就会使其强度下降，反之若片材的密度很高，就会使其皱压或压纹成型的能力下降。
用这种片状材料可制出具有适宜的透气性、适当的硬度及横截面均匀的过滤嘴。
可以使用普通的生产工艺来制出本发明的香烟过滤嘴，例如：用普通的纸过滤嘴成型机将片状材料卷成棒状。为了确保烟气平滑、均匀地通过过滤嘴而不产生通路，最好对过滤材料进行皱压或压纹。在过滤嘴成型机，将皱压过或压纹过的材料放入烟枪中，用包裹纸将其卷出来，上胶并切成段。
皱压是以下列方式来进行的，即：将片材导入一对皱压辊中，皱压辊在片材行进的方向上，开有许多凹槽，以至在沿着片材的行进的通路上，片材形成了皱纹或折痕及很少的裂缝。压纹是用下列方式制出的，即：让片材通过一系列带有护栅或无规则凸纹的辊子。皱压的凹槽和压纹的间距可约在0.3至5mm的范围内进行选择(如约为0.5至5mm)，皱压的凹槽和压纹的深度约为0.1至2mm(如约为0.1至1mm，最好约为0.2至0.9mm。皱压或压纹的深度实际上约为0.3至0.6mm(如约为0.3至0.5mm)。皱纹或压纹的最终深度可通过调节辊的间距而进行自由地选择，即使辊子上凹槽或压纹的深度已被固定。
在皱压或压纹过程中，辊子可加温或加热，也可不加温或热。为了得到具有适宜的透气性和硬度及极均匀横截面的香烟过滤嘴，最好用加温或加热的皱压辊和/或压纹辊来对片状的香烟过滤材料进行皱压或压纹。按照这种工艺，在片材上很容易形成皱纹、折痕或压纹。因此，尽管过滤嘴的压力降很低，这种片材也可保证由它制成的过滤嘴具有高的硬度及令人满意的横截面(均匀)。
辊子的加热温度可根据片材的类型，所需的透气性或其它因素在适当范围内进行选择。例如该温度不得低于70℃(如约为80°至180℃)，最好不得低于90°(如约为90°至170℃)，不低于100℃更好(如约110°至160℃)。实际上，是使用被加热到90°-170°的辊子，特别是用被加热到约为100-160℃的辊子对片材进行皱压和/或压纹的。
实际上，可将片状材料裹成或卷成棒，特别是圆柱形棒。在卷的过程中，包装密度也影响着过滤嘴的特性。与此相关的包装可在不降低过滤嘴的压力降、硬度及其它特性的前提下进行选择，例如它约为0.15至0.20g/cm3(如0.16至0.20g/cm3)，最好约为0.16至0.19g/cm3，通过把具有该包装密度的片状材料卷起来，使得横截面的圆周长度约为15至30mm(最好约为17至27mm)的过滤嘴具有适宜的透气性，高的硬度及均匀的横截面。
由此制得的圆周长度为24.5±0.2mm，长度为10±0.2cm香烟过滤嘴，其压力降约为200至500mm水柱，最好约为300至500mm水柱(如为310至490mm水柱)，约为300至450mm水柱更好，其硬度不小于88％(如约为88至95％)并且最好不小于89％(如约89至93％)，表示横截面均匀性的横截面多孔率不得高于2％(如约为0.3至1.7％)，最好不高于1.5％(如约0.5至1.5％)，不高于1％更好。因此，该过滤嘴具有过滤嘴所必需的特点。同时，甚至具有圆周长度约为15至30mm的(最好约为17至27mm)香烟过滤嘴，也可通过在上述限定的范围内调整片状材料的包装密度的方式，来得到具有令人满意的透气性、硬度及横截面多孔率的香烟过滤嘴。
在香烟过滤嘴的制造过程中，需要在形成棒的包裹纸的边缘上涂胶，并且需要在棒状过滤材料和包裹纸之间涂胶，可以使用上面提到的溶于水的粘接剂或不溶于水的粘接剂。为了提高湿分解性或不破坏其分散性，最好使用上面提到的水溶性粘接剂。
纤维素酯成分和/或片状香烟过滤材料可包括各种添加剂。这些添加剂包括细小无机物分散粉未如：高岭土、滑石、硅藻土、石英、碳酸钙、硫酸钡、二氧化钛和矾土；热稳定剂如碱土金属(钙镁等)的盐；着色剂；油脂；增效剂；胶粘剂；吸附剂如活性碳等。特别是，在纤维素酯成份(如纤维素酯短纤维)中加入生物降解加速剂如柠檬酸，洒石酸、苹果酸及类似物和光降解加速剂如锐钛矿型二氧化钛，它们可加速过滤嘴材料在环境中的分解。锐钛矿型二氧化钛也可对纤维素酯成分起到增白剂的作用。
本发明的香烟装有上述的香烟过滤嘴。过滤嘴可装在香烟的任何位置上。在卷烟过程中，实际上把过滤嘴放在与吸烟者的嘴接触的位置上或放在香烟与吸嘴之间。另外，香烟过滤嘴还可包括一种吸附剂如活性碳，吸附剂如活性碳、吸附剂如活性碳加入到与香烟对接的过滤嘴中。实际上，香烟的圆周长度与过滤嘴的圆周长是一致的，通常约为15至30mm，约为17至27mm更常用。
因为，本发明的香烟过滤嘴是由含有纤维素酯成分的片状材料，经皱压或压纹后卷制而成的，因此它具有适中的压力降，较高的硬度及极均匀的横截面。所以由该过滤嘴与香烟所制成的过滤嘴香烟具有着令人满意的抽吸感觉。另外，该过滤嘴香烟具有良好的烟气质量(如吸味、香味和可吸性)，并能有效地去除烟气中的有害成份。再者，它在环境中具有较高的降解性，由此减轻了它对环境的污染。
按照本发明的方法，具有上述优良特征的香烟可用简单易行的方法高效地生产出来，即该方法为：对用成网法制出的片状材料进行皱压和/或压纹，然后将其卷成棒状。
下面的例子是对本发明的更详细的描述而不是把本发明限定在这一范围内。
例子
用以下方法来确定或计算在例子及对照例中的数值如：基重，Schopper-Riegler硬度、片材密度、水中的分解性及烟气质量
基重(g/m2)：日本工业标准(JIS)P-8124
Schopper-Riegler硬度：JIS-P-8121
片材(g/cm3)：用以下公式计算：
片材密度(g/cm3)＝〔基重(g/m2)/片材厚度(cm)〕/10000
其中：片材厚度按照JIS-P-8118的标准确定。
水中的分解性：将重约为0.2g的试样放入装有200ml水的烧杯中(烧杯的容积为300ml，直径为75mm)，用电磁搅拌器进行搅拌，使其中心的旋涡高度约为最高液面的3/4。10分钟和20分钟后，观察试样的分解度。水中的分解度按照下列的5个评定等级进行评估。
评定标准：
A：10分钟后完全分解
B：10分钟后未完全分解，但未分解的部分(块或绒球)在20分钟后完全分解。
C：即使20分钟后，仍有不分解的部分或由于再聚集而形成的块和其它物质，但是样品的形状已经破坏了。
D：即使20分钟后，仍有50％以上的样品没有分解，或者说仍有50％以上的样品聚集在一起，但是样品的形状已被破坏。
E：即使20分钟后，仅有极少的样品被分解，样品仍保持原有形状。
抽吸质量实验：把每种样品制成过滤嘴，然后把该过滤嘴装接到香烟上(该香烟是由日本烟草公司制造的Hi-lite牌商品香烟，它的过滤嘴已被除去)。按照下列计分标准，请5个经常吸烟的人为一组来评定抽吸质量(香味、吸味和可吸性)。样品的烟气质量的评分为5个人评分的平均值。
感观评分标准：
3：无刺激，具有浓厚的烟香味。
2：无刺激，但烟的香味不足。
1：刺激或辛辣
关于压力降(mm水柱)，硬度(％)和横截面的多孔率(％)，分别测定10个或多个样品，在表中列出了所测到数据的平均值。
实施例1至8及对照例1至5
如表1所示，将重量为60份的纤维素酯短纤维(每个纤维的横截面为丫型(D1/D2＝3.7)，纤维长度为4mm取代度为2.45)和重量为40份的打浆度Schopper-Riegler自由度)为40°SR的漂白的软牛皮纸浆分散到重量为300,000份的水中，制成泥浆，在造纸机的圆网上(圆柱形造纸机上)进行湿法成网，这种网脱水并干燥后，就得到了具有如表1所示的基重和密度的片状材料。
在如表1所示的皱压辊(槽深度约为0.35mm至0.45mm)的温度下，对片状材料进行皱压，然后将其卷成如表1所示的包装密度的过滤嘴，即制成圆周长为24.5±0.2mm，长度为10±0.2cm的过滤嘴以待备用，表1列出了所得的过滤嘴的压力降、硬度及横截面的多孔率。
从表1中可很明显地看出，对照例中的过滤嘴的压力降、硬度及横截面均匀性这三个中的一个特征存在着不足。相反，实施例中的过滤嘴具有过滤嘴所需优良特征，这些特征分别为：压力降在200至500mm水柱范围内，硬度大于等于88％，横截面的多孔率不大于2％。实施例1至8中的片状材料具有良好的降解性或分解性，它们在水中的降解度均为“A”级。另外，实例例1-8中过滤嘴具有令人满意的烟气质量，它们的烟气质量的评分在2.2至3.0范围内。
                           表1
    片状材料        包裹条件              过滤特性
  基重(g/m2)    密度(g/cm3)   辊子温度(℃) 包装密度(g/cm3)   压力降(mm WG)     硬度(％) 横截面的多孔性(％)
  例1     28     0.33     120     0.17     415     89.5     0.5
  例2     29     0.36     100     0.17     490     88.3     1.3
  例3     29     0.35     130     0.16     383     90.2     0.7
  例4     30     0.36     130     0.17     410     91.0     0.5
  例5     30     0.42     110     0.17     377     89.3     1.0
  例6     31     0.43     130     0.17     320     89.1     0.8
  例7     31     0.37     130     0.18     425     91.4     0.8
  例8     33     0.35     150     0.17     470     89.8     1.4
对照例1     27     0.36     130     0.14     471     86.1     1.8
对照例2     34     0.36     20     0.21     530     86.6     2.7
对照例3     36     0.38     20     0.19     570     89.1     1.0
对照例4     37     0.41     130     0.17     310     88.3     5.4
对照例5     37     0.38     20     0.18     550     88.3     0.8
例9
用乙酸酐作为乙酰化剂，硫酸作为催化剂及乙酸作为反应溶剂来使软木亚硫酸盐纸浆(含有92％的α-纤维素)乙酰化，然后陈化(水解)，得到双乙酸纤维素与乙酸与水的比例为20∶60∶20(按重量计)的纺丝原液。把该原液调节到60℃备用，另外，准备浓度(按重量计)为10％的乙酸水溶液，并把它的温度调到20℃，作为凝固剂使用。
为了生产这种纤维，用的装置为：该装置装有一个管子，在管子上装有供入凝固剂的导管和喷嘴，孔板装在喷嘴体的下游，由它将纺丝原液挤出送入导管中，切割器安装在喷嘴的下游使用该装置可生产出局部原纤化的醋酸纤维素纤维。其生产过程为：凝固剂流入导管，同时，纺丝原液从嘴的孔板中被挤入到凝固液中，在纺丝原液完全凝固或沉淀之前，用切割器把它切断。因此，在切割器的剪切力的作用，醋酸纤维素纤维被局部原纤化，从而，得到了局部原纤化的醋酸纤维素纤维。
把所得到的纤维离心脱水后，放入温度为50℃的温水中浸泡，以除去溶液。在显微镜下测出该湿纤维视直径是在50至150μm的范围内。然后，把该纤维放入100℃的沸水中浸泡30分钟，在这段时间内，它被水解。当该纤维在90℃的热气流中干燥后，就得到了松柔、绒毛状的纤维团。
将重量为55份的这种原纤化的醋酸纤维素纤维(干纤维的长度为0.3至2mm，BET比表面积为3.8m2/g)和重量为45份的打浆度为45°SR的漂白的软牛皮纸浆均匀地分散到重量为300,000份的水中，制成水分散体(泥浆)。该泥浆在造纸机的圆网上进行湿法成网，经脱水和干燥后，制得基重为30g/m2密度为0.44g/cm3的片状材料。
在皱压辊(皱压深度为0.35mm)的温度为130℃的条件下，对片状材料进行皱压。然后将其卷成包装密度为0.18g/cm3的过滤嘴，即制成圆周长度为24.5±0.2mm，长度为10±0.2cm的过滤嘴以待备用。测定该过滤嘴的特性后得出：其压力降为420mm水柱硬度为89.0％，横截面多孔率为1.2％，水中分解性为B级，烟气质量为2.7。由此得出：该过滤嘴在同类中是属于上好的。
例10
将10g的软木亚硫酸盐纸浆在1000ml的水中浸泡1个小时，然后对浸泡的纸浆进行脱水(浓缩)至使水与纸浆的比例为5∶1，并用100ml的乙酸替代所脱去的水。另外，再将600ml的乙酸和600ml的乙酸酐加入到上述混合物中，在80℃的油浴中，混合物的反应在氮气流下进行。反应产物被放入3000ml的水中，因此，过量的乙酸酐被分解。最终产物通过过滤，用水浸泡和干燥的方式分离出平均取代度为0.15的纤维状纤维的衍生物(纤维长度为4mm，纤维直径为20μm)。
这种纤维状的纤维素状的纤维素衍生物的生物降解度为61％。这种生物降解度是按照美国工业实验和材料协会(ASTM)的D5209-91的方法，并用活性泥浆(市政污水处理厂的活性泥浆)为原料而测定出来的。作为测试样品，首先将2g的每种试验材料放入液氮中冷冻3分钟，然后放入咖啡磨碎机中研磨3分钟。将研磨过的材料再放入液氮中冷冻1分钟，然后放入振动式研磨机中研磨3分钟，就得到了可通过100目筛网的试验样品。用浓度为100ppm(含30mg)的试验样品及浓度为30ppm(含9mg)的活性泥浆，在25°±1℃的条件下进行4周的试验。放出的二氧化碳的量折算成自由碳原子的量，用自由碳原子与试样中的总碳原子的比计算出分解速率。
在纤维状纤维素衍生物用分散染料(染料为黄3，由Aldrich化学有限公司制造)染过后，在显微镜下观察该纤维的横截面。结果发现：只有该纤维的外部区域(表层)被染料上色，因此可以断定：仅有该纤维的表层被选择性地乙酰化了。
将其表面被选择性乙酰化了的亚硫酸盐纸浆(平均取代度为0.15；重量为70份)和打浆度为45°SR的漂白的软牛皮纸浆(重量为30份)均匀地分散到重量为300,000份的水中，制成泥浆。该泥浆在造纸机的圆网上进行湿法成网，网经脱水和干燥后，就制得了基重为30g/m2，密度为0.42g/cm3的片状材料。
在皱压辊(皱压深度为0.40mm)的温度为120℃的条件下，对片状材料进行皱压，然后将其卷成包装密度为0.18g/cm2的过滤嘴，即制成圆周长度为24.5±0.2mm，长度为10±0.2cm的过滤嘴以待备用。测定该过滤嘴的特性后得出：其压力降为435mm水柱，硬度为89.5％，横截面多孔率为0.9％。水中分解性为“A”级，抽吸质量评分“2.4”。由此证实该过滤嘴在同类中是属于上好的。

Claims (21)

1.一种棒状的香烟过滤嘴，它是由皱压或压纹的片状材料卷制而成的，片状材料具有网状结构并含有纤维素酯成分，在该过滤嘴的圆周长为24.5±0.2mm，长度为10±0.2cm的条件下，测出过滤嘴的压力降为200至500mm水柱，硬度不少于88％，横截面的多孔率不大于2％。
2.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于：在该过滤嘴的圆周长为24.5±0.2mm，长度为10±0.2cm的条件下测得：该过滤嘴的压力降为300至450mm水柱，硬度不少于89％，横截面多孔率不大于1％。
3.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的纤维素酯成分的重量比不少于所述的片状材料总重量的20％。
4.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的片状材料的包装密度为0.15至0.20g/cm3包装密度是按下列公式进行计算的：
             D＝F/(S×L)
其中D代表片状材料的包装密度g/cm3，F代表片状材料的包装量或填充量(g)，S代表过滤嘴的截面积(cm2)，L代表过滤嘴的长度(cm)。
5.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于它的圆周长度为17至27mm。
6.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的纤维素酯成分至少是下列组中的一种：
(1)一种纤维素酯纤维或颗粒，
(2)一种原纤化的纤维素酯纤维及
(3)一种基质为非酯化纤维的纤维或颗粒和一种纤维素酯。
7.如权利要求6所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的基质为非酯化纤维的纤维或颗粒和一种纤维素酯(3)是一种含有芯部及围绕该芯部的表层的纤维或颗粒，其中表层含有一种纤维素酯，芯子含有一种非酯化的纤维。
8.如权利要求7所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的具有芯部和表层的纤维或颗粒为：
(a)一种含有纤维状或颗粒状纤维的被包覆纤维和一种纤维素酯，其中：所述的纤维状或颗粒状纤维的表面被所述的纤维素酯包覆，或者
(b)一种从天然纤维素或再生纤维素纤维或颗粒中衍生出来的纤维状或颗粒状纤维素的衍生物，通过酯化所述的纤维或颗粒的表面，形成了表层的酯化部分和芯部的非酯化部分。
9.如权利要求8所述的香烟过滤嘴，其特征在于：在被包覆的纤维素(a)中，所述的纤维素酯的包覆重量不得少于被包覆纤维(a)总重量的0.1％。
10.如权利要求7所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的纤维状和颗粒状纤维素的衍生物的平均取代度总体上不大于1.5。
11.如权利要求6所述的香烟过滤嘴，其特片在于：所述的原纤化纤维素纤维(2)的平均直径为15至250μm，BET比表面积为0.5至4.5m2/g。
12.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的纤维素酯成分是一种短纤维。
13.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的纤维素酯成分是纤维状成分，并且至少它的表面是取代度为1.5至3.0的醋酸纤维素组成。
14.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的片状材料由所述的纤维素酯成分和一种打浆组成。
15.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于：所述的片状材料由一种纤维素酯成分的短纤维和一种打浆组成，它们的比例(按重量计)为90/10至20/80。
16.如权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于：它在水的作用下是可降解的。
17.一种棒状的香烟过滤嘴，它是由皱压过或压纹过的片状材料卷制而成的，片状材料具有网状结构并由比例为80/20至40/60(按重量计)的纤维素酯成分和打浆组成，所述的片状材料的包装密度为0.16至0.19(g/cm3)，并且在该过滤嘴的圆周长度为24.5±0.2mm，长度为10±0.2cm的条件下测得该过滤嘴的压力降为300至500mm水柱，硬度不低于88％，横截面多孔率不大于2％。
18.一种生产具有压力降为200至500mm水柱，硬度不低于88％，及横截面多孔率不大于2％的过滤嘴的方法，它包括：对含有纤维素酯成分片材进行皱压或压纹，然后将其卷成棒状。
19.一种生产香烟过滤嘴的方法，包括以下步骤：
在不低于100℃的辊子温度下，对具有网状结构的片状材料进行皱压或压纹，所述的材料由纤维素酯成分的短纤维和打浆组成，它的基重为10至40g/cm2密度为0.25至0.45g/cm3，和
将皱压或压纹过的材料卷成其包装密度为0.15至0.20g/cm3的棒。
20.如权利要求19所述的香烟过滤嘴，其特征在于：皱压或压纹步骤是在100-160℃的辊子温度下，对具有基重为20至35g/m2，密度为0.30至0.45g/cm3的片状材料进行皱压或压纹；和包装步骤是将材料卷成包装密度为0.16至0.19g/cm3的棒状过滤嘴。
21.一种装接了如权利要求1所述的香烟过滤嘴的香烟。
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