CN114190585A - 一种减害全颗粒滤棒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减害全颗粒滤棒及其制备方法和应用，减害全颗粒滤棒由功能化多孔颗粒材料通过粘结固化整体成型，其制备方法是在多孔颗粒材料表面先粘附粘结剂，再修饰减害功能添加剂，得到功能化多孔颗粒材料；所述功能化多孔颗粒材料通过全颗粒滤棒成型设备成型，即得。该减害全颗粒滤棒由减害功能化的多孔颗粒材料粘结固化为一体化棒状结构，具有稳固的网络状多孔形态特征，可提供复杂而顺畅的烟气通道，烟气通过时可与颗粒表面负载的活性成分充分接触，大幅降低主流烟气中的苯酚、巴豆醛等有害成分含量。

Description

一种减害全颗粒滤棒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种新型滤棒，特别涉及一种由功能化多孔颗粒材料通过粘结固化整体成型的具有减害功能的全颗粒滤棒，还涉及其制备方法和应用，属于卷烟生产技术领域。
背景技术
卷烟滤棒作为卷烟烟气的过滤系统，在提升卷烟吸食品质及安全性上具有重要的作用，但是目前的烟用滤棒形式单一、功能简单,卷烟同质化趋势日趋严重，因此新型卷烟滤棒的研究开发已经摆到了行业空前的高度。
颗粒材料在卷烟滤棒中应用通常采用颗粒均匀分散于醋纤丝束中制备复合滤棒，一方面工艺较复杂导致成本急剧增加，另一方面颗粒使用量极为有限，由于“穿透效应”颗粒作用难以得到充分发挥。另一种使用方式是将颗粒集中添加于两段醋纤棒之间固定长度的空腔中形成三元复合滤棒，这需要专用设备，颗粒添加量无法精确控制且空腔无法填满，滤棒的质量稳定性和硬度指标难以满足要求。目前有报道由颗粒材料整体成型获得的滤棒，如申请号为CN2017105042856、 CN2017105042926等，涉及一种环保可降解滤棒，由颗粒材料整体固化成型而成，是一种外观和功能特色很突出的全颗粒滤棒，但烟气检测结果表明，这些滤棒会导致烟气中苯酚等有害成分大幅增加，降低滤棒可用性。
发明内容
针对现有技术中由颗粒材料整体成型的滤棒存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种由减害功能化多孔颗粒材料堆积形成的全颗粒滤棒，该全颗粒滤棒具有稳固的特殊网络状多孔结构，且孔隙率高，其特殊的孔隙结构提供了复杂而顺畅的烟气通道，不但有利于降低吸阻，而且有利于烟气与减害功能化颗粒充分接触，可实现减害功能最优化。
本发明的第二个目的是在于提供了一种操作简单、成本低的制备减害全颗粒滤棒的方法。
本发明的第三个目的是在于提供减害全颗粒滤棒的应用，该滤棒可以直接使用，也可以复合其他纤维滤棒组合使用，且降焦减害效果好，吸阻较低，克服了现有全颗粒滤棒存在的两个重要缺陷。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其包括以下步骤：
1)在多孔颗粒材料表面先粘附粘结剂，再修饰减害功能添加剂，得到功能化多孔颗粒材料；
2)所述功能化多孔颗粒材料通过全颗粒滤棒成型设备成型，即得；
所述全颗粒滤棒成型设备包括安装在支架上的网式输送带，所述支架上沿网式输送带传送方向依次设置喂料装置、带有预成型腔的预成型装置、带有成型腔的固化成型装置、带有冷却/干燥腔的冷却/干燥组件；所述网式输送带包括连接成一体的上层输送带和下层输送带，所述上层输送带经过所述喂料装置的喂料口，并穿过所述预成型装置的预成型腔、所述固化成型装置的成型腔、所述冷却/干燥组件的冷却/干燥腔；所述预成型腔的侧壁上有多个用于提供负压的第一通孔；所述固化成型装置的成型腔侧壁上设有多个用于提供含水热空气和/或饱和水蒸气的第二通孔；所述冷却/干燥组件的冷却/干燥腔侧壁上设有多个用于提供负压并排出多余水份的第三通孔；所述预成型腔、所述成型腔、所述冷却/干燥腔的中心位置保持在同一条水平直线上；所述预成型腔、所述成型腔和所述冷却干燥腔的横截面形状相同，且所述预成型腔的出料口的横截面积略大于所述成型腔的横截面积，所述成型腔的横截面积略大于所述冷却干燥腔的横截面积；
所述功能化多孔颗粒材料通过全颗粒滤棒成型设备成型的过程为：通过喂料装置将功能化多孔颗粒材料连续定量引入到位于第一底板上的网式输送带上，并通过第一底板的U形槽及其第一通孔提供的负压吸附在网式输送带上；功能化多孔颗粒材料在负压作用下随网式输送带通过呈渐缩状态的预成型装置的预成型腔，使功能化多孔颗粒材料与网式输送带一起在预成型腔中收缩至其横截面积略大于所述固化成型装置的成型腔横截面积，即初步成型为全颗粒滤棒胚料，所述全颗粒滤棒胚料及网式输送带经预成型装置的出料口进入固化成型装置的成型腔中，并在成型腔中对全颗粒滤棒胚料进行加热和加湿处理，激活功能化多孔颗粒材料表面的粘结剂，使功能化多孔颗粒材料之间相互粘合，形成连续固态多孔态物质；将形成的连续固态多孔态物质经网式输送带引入冷却/干燥组件的冷却/干燥腔进行冷却、干燥处理，并对连续固态多孔态物质施加负压，即得颗粒棒本体；颗粒棒本体从冷却/干燥腔输出后包裹或不包裹成型纸，再按固定长度切割，即得减害全颗粒滤棒。
作为一个优选的方案，所述多孔颗粒材料包括天然植物颗粒、天然矿物颗粒、人造多孔材料中至少一种。
作为一个较优选的方案，所述天然植物颗粒为烟梗颗粒、茶叶颗粒、玉米芯颗粒、稻壳颗粒、灯芯草颗粒中至少一种。
作为一个较优选的方案，所述天然矿物颗粒为电气石、海泡石、麦饭石、硅藻土中至少一种；
作为一个较优选的方案，所述人造多孔材料为活性炭、硅胶、分子筛、纳米材料、再造植物颗粒中至少一种。
本发明的多孔颗粒材料可以根据不同的需要选择不同的天然多孔颗粒材料或人造多孔材料，优选为天然的天然多孔颗粒材料，天然植物材料可使滤棒具有更好的环保安全性和降解性能，同时还可赋予天特的香气，综合降焦减害性能及棒体可切割性能，颗粒本体以天然或再造植物颗粒更佳。进一步地，所述纯天然植物颗粒由相应原材粗粉碎后筛选合适粒径所得，天然植物颗粒最好进行膨化处理，以获得更疏松的结构和更低的堆密度，使滤棒降焦减害性能得以充分发挥。
作为一个优选的方案，所述多孔颗粒材料为不规则的无定型颗粒，粒径为 10～60目，堆密度为0.2～0.8g/cm3。作为一个优选的方案，所述多孔颗粒材料粒径为14～40目，堆密度为0.4～0.6g/cm3。通过大量的实验表明，颗粒粒径和堆密度是影响全颗粒滤棒吸阻的重要影响因素，在该粒径和堆密度条件下，滤棒具有合适的吸阻和内部孔隙率，合适的堆密度有利于颗粒棒的生产和降焦减害性能的充分发挥。
作为一个优选的方案，在多孔颗粒材料表面粘附粘结剂的过程为：将生物质胶溶液或水性胶溶液喷洒至多孔颗粒材料表面形成粘结剂薄膜；或者将多孔颗粒材料与热熔胶粉末加热熔融混合后冷却、整粒，在多孔颗粒材料表面形成多个粘结剂点。
作为一个较优选的方案，多孔颗粒材料与生物质胶或水性胶或热熔胶的质量比为100:(8～40)。
作为一个较进一步优选的方案，所述生物胶包括蛋白质胶黏剂、碳水化合物胶黏剂、天然树脂类胶黏剂中至少一种。
作为一个较进一步优选的方案，所述水性胶包括黄原胶、瓜尔胶、环糊精、壳聚糖、白乳胶中至少一种。
作为一个较进一步优选的方案，所述热熔胶包括聚乙烯、微晶蜡、乙酸乙烯酯、聚烃烯、聚异丁烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚合松香中至少一种。
作为一个优选的方案，在多孔颗粒材料表面修饰减害功能添加剂的过程为：将减害功能添加剂溶解或稀释后喷洒至表面粘附粘结剂的多孔颗粒材料表面。
作为一个较优选的方案，多孔颗粒材料与减害功能添加剂的质量比为100：(1～50)。质量比进一步优选为100：(5～40)。
作为一个进一步优选的方案，所述减害功能添加剂包括聚乙二醇、聚乙烯亚胺、三醋酸甘油酯、柠檬酸三乙酯、甘油、聚丙二醇、氨基丙基三甲氧基硅烷中至少一种。有研究表明这些活性成分具有的活泼羟基或氨基能与卷烟烟气中的醛酮尤其是酚类物质反应，从而降低烟气中醛酮类尤其是酚类含量的需要，活性成分也可选用对烟气中HCN有特殊降低作用的金属化合物、碱性氨基酸等，或者多种类型活性组分的组合。
本发明的全颗粒滤棒成型设备成型在使用过程中，功能化多孔颗粒材料经喂料装置喂料到网式输送带上，在负压作用下吸附在输送带上，并通过预成型装置初步成型后进入固化成型装置的成型腔，进一步在成型腔中对颗粒物料加热加湿后使其紧密堆积粘合成型，接着进入冷却/干燥组件的冷却/干燥腔，再次在负压作用下，进一步收缩，并快速排出多余的水分，冷却、降温，即得无包纸全颗粒滤棒。
作为一个优选的方案，所述预成型装置包括相对扣合的第一压板和第一底板，第一压板和第一底板的扣合处设置所述预成型腔，预成型腔的横截面积呈随物料行进方向渐缩状态。以方便对颗粒物料初步挤压成型。
作为一个优选的方案，所述第一底板和第一压板的相对面分别设置随物料行进方向呈渐缩状态的U型槽，所述第一压板和第一底板的U型槽正好对应，共同构成所述预成型腔，且所述第一底板的长度大于所述第一下压板的长度，并延伸到所述喂料口下方。这样，颗粒物料经喂料口落到网式输送带上时，颗料物料在第一通孔提供的负压作用下被吸附在网式输送带上，并经口径呈渐缩状态的U 型槽粗略成型。
作为一个优选的方案，所述冷却/干燥组件的输出端设置分切整理装置，以便于对成型的无包纸全颗粒滤棒进行分切整理。
作为一个优选的方案，所述冷却/干燥组件的输出端依次设置包纸装置、分切整理装置，所述冷却干燥腔与所述包纸装置的中心位置保持在一条水平直线上，以便于对成型的全颗粒滤棒进行包纸、分切、整理。
作为一个优选的方案，所述的包纸装置、分切整理装置可为现有滤棒成型机的通用包纸和切割单元，也可根据实际需要进行相应改造。
作为一个优选的方案，所述成型腔的横截面形状由全颗粒滤棒的截面形状所决定，可以为圆形、椭圆形、菱形、方形等中的任何一种；前述图形中也可带任意中空图案。
作为一个优选的方案，所述预成型装置由成型烟枪前底板和成型烟枪前压板共同组成，二者对应面设置的U型槽组合形成渐变预成型腔，前底板U型槽壁设有多个与负压装置连接的负压吸附孔，且其长度大于前压板。布带通过导轮导入带负压吸附孔的成型烟枪前底板U型槽中，在负压作用下颗粒及布带紧紧吸附在 U型槽壁上，并随槽型渐缩，布带包裹颗粒料逐渐收缩进入预成型腔，预成型为所需形状后进入固化成型装置。
作为一个优选的方案，所述固化成型装置包括相对接合成一体的压板第二压板和底板第二底板，且压板第二压板和底板第二底板的相对面分别设置凹槽，压板第二压板和底板第二底板的凹槽正好对应，共同构成所述成型腔。
作为一个优选的方案，所述冷却/干燥组件包括相对接合成一体的压板第三压板和底板第三底板，且压板第三压板和底板第三底板的相对面分别设置凹槽，压板第三压板和底板第三底板的凹槽正好对应，共同构成所述冷却干燥腔。
作为一个优选的方案，所述第二压板和第二底板内均设置有与外部水蒸气/ 湿热空气连接的第一气腔和所述第二通孔，所述第一气腔与所述成型腔经均匀分布的所述第二通孔连通。所述第二通孔的孔径0.3～0.8mm，孔间距5～10mm。第二通孔用以提供含水热空气和/或饱和水蒸气，使颗粒表面润湿并初步粘合成型。
作为一个优选的方案，所述第二压板和第二底板内置有功率可调的微波发生装置，用于快速实现对颗粒的微波加热处理或固化成型。
作为一个优选的方案，所述第二压板和第二底板内置有电加热管，用以对颗粒进行直接加热，或对含水热空气和/或饱和水蒸气进行辅助加热。
作为一个优选的方案，所述冷却/干燥腔的横截面积为所述成型腔横截面积的85～95％。
作为一个优选的方案，，所述第三压板和第三底板内均设置有与负压装置连接的第二气腔，所述第二气腔与所述冷却/干燥腔经均匀分布的所述第三通孔连通。所述第三通孔的孔径0.5～2mm，孔间距2～8mm。所述第三通孔用以提供负压，以快速排出已初步粘合成型的全颗粒滤棒中多余的水分，并降低其温度。
作为一个优选的方案，所述冷却/干燥组件是结构相同的模块化组件，可以根据除湿干燥需要增加或减少，一般可以设置1～10组。
作为一个优选的方案，所述全颗粒滤棒胚料在成型腔中加热温度为 60～120℃，加湿量为全颗粒滤棒胚料质量的10～25％。
作为一个优选的方案，所述冷却/干燥组件的对固态多孔态物质进行冷却、干燥处理以控制其含水率为8～12％。
作为一个优选的方案，对连续固态多孔态物质施加负压以控制其堆密度为 0.4～1.0g/mL进一步优选的堆密度为0.5～0.8g/mL。
作为一个优选的方案，所述减害全颗粒滤棒的制备方法还包括包裹卷烟纸和 /或成型纸，并径向切割获得全颗粒滤棒成品。
本发明还提供了一种减害全颗粒滤棒，其由所述的制备方法得到。
作为一个优选的方案，由功能化多孔颗粒材料通过粘结固化整体成型，且功能化多孔颗粒材料之间存在空隙，有效孔隙度为50～90％。
本发明的减害全颗粒滤棒是由具有减害功能的多孔颗粒材料整体粘结固化成型，具有稳固的网络状多孔结构，棒体内部具有复杂而连续的通道，卷烟主流烟气进入全颗粒滤棒后能够快速分散于减害功能化多孔颗粒材料颗粒之间以及颗粒内部的孔隙中，实现烟气与颗粒材料的最大程度接触，通过颗粒本身的吸附作用以及颗粒表面活性成分的反应高效去除烟气中的特定有害成分，达到减害效果的最优化。同时连续的烟气通道可以减少吸阻，解决全颗粒滤棒难以形成连续烟气通道，吸阻较大的技术问题。
本发明制备的减害全颗粒滤棒为常规圆柱状或者其他特定形状。减害全颗粒滤棒外部可以包裹有成型纸或者也可以不包裹成型纸。进一步地，所述减害全颗粒滤棒表面可包裹成型纸，一般地，所述成型纸的透气度不低于6000CU，优选为8000CU以上；或者也可不包含成型纸(实物照片如图1所示)，能够获得更好的通风度，从而进一步增强降焦减害效果。
本发明还提供了一种减害全颗粒滤棒的应用，其作为减害功能滤棒应用。
作为一个优选的技术方案，所述减害全颗粒滤棒直接与卷烟棒复合制成卷烟，或者与普通纤维滤棒或者空芯滤棒或纸质滤棒复合后再与卷烟棒复合制成卷烟。所述减害全颗粒滤棒可直接卷制卷烟或与其它常规醋纤滤棒复合后再卷制卷烟，其中颗粒棒段一般靠近烟丝端；或者也可以与空管醋纤或纸管棒等复合后用于卷烟，可给予消费者独特的视觉和生理体验。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果如下：
1)本发明的减害全颗粒滤棒形式简单、新颖，可实现工业化生产，颗粒本体可选范围广泛，可实现功能多样化；
2)本发明的减害全颗粒滤棒的结构独特，方便颗粒料以及活性成分的大量使用，颗粒棒段的长度可随意调节，可实现减害能力的大范围可调节，同时可减少难以降解的醋纤使用量甚至完全取代醋纤；
3)本发明的减害全颗粒滤棒具有特殊的孔隙结构，能够使得烟气与减害颗粒充分接触，其效能可实现最大化；
4)本发明的减害全颗粒滤棒具有稳固的网络状多孔形态特征，可提供复杂而顺畅的烟气通道，可通过多种手段实现滤棒吸阻的大范围调控。
5)本发明利用了特殊的全颗粒滤棒成型设备来实现减害全颗粒滤棒的制备，可在较大范围内调控颗粒堆积的密实度，使全颗粒棒具有较低吸阻的的同时，颗粒棒体的结构保持稳固、颗粒不易脱落，颗粒棒的生产能够满足连续化批量生产的工业要求。
附图说明
图1是本发明的实施例1全颗粒滤棒成型设备成型总体立面结构示意图。
图2是本发明固化成型装置的俯视结构示意图。
图3是本发明固化成型装置的剖视结构示意图。
图4是本发明添加有加热组件的固化成型装置剖视结构示意图。
图5是本发明冷却/干燥组件的剖视结构示意图。
图6是本发明的实施例2的全颗粒滤棒成型设备成型总体结构示意图。
图7是本发明的实施例3的全颗粒滤棒成型设备成型总体结构示意图。
图8为本发明的全颗粒复合滤棒成型设备成型总体结构示意图。
图9为本发明的减害全颗粒滤棒的实物图。
图中：1、导轮；2、支架；3、喂料装置；4、预成型装置；5、第一压板；6、第一底板；7、无包纸全颗粒滤棒；8、驱动轮；9、固化成型装置；91、成型腔； 92、第二通孔；93、第一气腔；94、第二压板；95、第二底板；96、加热组件； 10、冷却/干燥组件；101、冷却/干燥腔；102、第三通孔；103、第三压板；104、第三底板；105、第二气腔；11、网式输送带；12、分切整理装置；13、包纸装置；15、滤棒成型机；151、成型纸；152、成型机烟枪；153、外包纸全颗粒滤棒；16、卷烟机；161、卷烟纸；162、卷烟机烟枪；163、滤棒；164、水松纸。
具体实施方式
以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域普通技术人员如何实施和再现本明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。
实施例1
如图1所示，本发明制备全颗粒滤棒的设备实施例1包括安装在支架2上的网式输送带11，网式输送带11的上方顺序安装有喂料装置3、预成型装置4、固化成型装置9、冷却/干燥组件10(冷却/干燥组件为模块化组件，可根据需要设置1～10组，在本实施例中设置两组)、驱动轮8。
网式输送带11包括连接成一体的上层输送带和下层输送带，且网式输送带的两端水平环绕支撑在导轮1及驱动轮12上，上层输送带经过喂料装置3的喂料口，并依次穿过预成型装置4、固化成型装置8、冷却/干燥组件10。
喂料装置3的底部设有喂料口。物料通过喂料口输送到网式输送带11上。喂料装置3为市售高精度定量喂料装置，可为定体积喂料装置、定质量喂料装置、定流量喂料装置、螺杆式喂料装置或管道式喂料装置或类似装置及其组合。优选地，喂料装置3可进行液体的定量均匀施加，和/或进行预加热处理。
预成型装置4包括相对扣合成一体的第一压板5和第一底板6，第一底板6 的长度大于第一压板5，且第一底板6延伸到喂料装置3的喂料口下方，第一底板6上设有多个与负压装置连接的第一通孔，以提供负压将颗粒物料吸附在网式输送带11上。第一压板5的底部设有U型槽，第一底板6的顶部设有U型槽，第一压板5与第一底板6相对扣合后，第一压板5的U型槽与第一底板6的U 型槽相对结合形成预成型腔，且预成型腔的直径随物料行进方向呈渐缩状态，当网式输送带11带着颗粒物料穿过预成型腔时，网式输送带11随预成型腔的渐缩而逐步收缩包裹颗粒物料。
如图2、图3所示，固化成型装置9包括相对拼合的第二压板94和第二底板95，且第二压板94和第二底板95的拼接处设置成型腔91。成型腔91的横截面形状由全颗粒烟支/滤棒的截面形状所决定，可以为圆形、椭圆形、菱形、方形等中的任何一种；或者也可在前述图形中带任意中空图案。
第二压板94和第二底板95上均设有与外部水蒸气/湿热空气连接的第一气腔93和第二通孔92，第一气腔93通过第二通孔92与成型腔91连通。第二通孔92的孔径0.3-0.8mm，孔间距5-10mm。第二通孔92用以提供含水热空气和/ 或饱和水蒸气，使颗粒表面润湿并进一步初步粘合成型。
如图4所示，本发明固化成型装置9的第二压板94和第二底板95内也可设置加热组件96，加热组件96优选为功率可调的微波发生装置或电加热管，用以对颗粒物料进行直接加热，或对含水热空气和/或饱和水蒸气进行辅助加热，并同时快速实现固化成型。
如图5所示，冷却/干燥组件10的结构大致与固化成型装置9的结构相同，同样包括相对拼合的第三压板103和第三底板104，且第三压板103和第三底板 104的拼接处设置冷却/干燥腔101。第三压板103和第三底板104内分别设置与负压装置连接的第二气腔105及大量均匀分布的第三通孔102，第二气腔105与冷却干燥腔101经第三通孔102连通。第三通孔102的孔径0.5～2mm，孔间距2～8mm。第三通孔102用以提供负压，并快速排出已初步粘合成型的全颗粒滤棒中多余的水分，并降低其温度。
本发明使用时，网式输送带11在驱动轮8带动下环绕导轮1做循环运动。颗粒物料通过喂料装置3均匀地落在位于第一底板3上的网式输送带11上，第一底板3的U形槽将颗粒物料初步集中在一起，同时通过负压将物料吸附在网式输送带11上。网式输送带11随第一底板6的U形槽的逐步收缩而初步包裹颗粒物料，随后进入预成型腔，网式输送带11进一步在预成型腔中收缩将颗粒物料包裹成型到与成型腔91的横截面积相等后，再进入固化成型装置9的成型腔91。在固化成型装置9的成型腔91内对物料进行加热加湿处理，使得颗粒物料表面的粘接剂相互作用形成粘接，之后进入冷却/干燥组件进行冷却、干燥、除湿后，被网式输送带11带出后，即形成无包纸全颗粒滤棒7。
实施例2
如图7所示，本发明制备全颗粒滤棒的设备实施例2大致与实施例1相同，只是在冷却/干燥组件的输出端设置分切整理装置12。分切整理装置12将生产成型的无包纸全颗粒滤棒7分切整理装盒。所述分切整理装置12可为现有滤棒成型机的通用切割单元，也可根据实际需要进行相应改造。
实施例3
如图8所示，本发明制备全颗粒滤棒的设备实施例3大致与实施例1相同，只是冷却/干燥组件10的输出端依次连接包纸装置13、分切整理装置12，在本实施例中，包纸装置13优选为现有滤棒成型机15，将生产成型的无包纸全颗粒滤棒7与成型纸151通过一定的方式一起喂入成型机烟枪152成型，之后经分切整理装置13切割整理成盒，形成外包纸全颗粒滤棒153。
以下实施例4～8及对比实施例1和对比实施例2中功能化多孔颗粒材料通过全颗粒滤棒成型设备成型的过程为：通过喂料装置将功能化多孔颗粒材料连续定量引入到位于第一底板上的网式输送带上，并通过第一底板的U形槽及其第一通孔提供的负压吸附在网式输送带上；功能化多孔颗粒材料在负压作用下随网式输送带通过呈渐缩状态的预成型装置的预成型腔，使功能化多孔颗粒材料与网式输送带一起在预成型腔中收缩至其横截面积略大于所述固化成型装置的成型腔横截面积，即初步成型为全颗粒滤棒胚料，所述全颗粒滤棒胚料及网式输送带经预成型装置的出料口进入固化成型装置的成型腔中，并在成型腔中对全颗粒滤棒胚料进行加热和加湿处理，加热温度为60～120℃，加湿量为全颗粒滤棒胚料质量的10～25％，激活功能化多孔颗粒材料表面的粘结剂，使功能化多孔颗粒材料之间相互粘合，形成连续固态多孔态物质；将形成的连续固态多孔态物质经网式输送带引入冷却/干燥组件的冷却/干燥腔进行冷却、干燥处理，并对连续固态多孔态物质施加负压，以控制连续固态多孔态物质的含水率为8～12％，堆密度为 0.4～1.0g/mL；制得的连续固态多孔态物质从冷却/干燥腔输出后，包裹或不包裹成型纸，切割为固定长度，即得所需的减害全颗粒滤棒。
实施例4
1)载体颗粒制备：烟梗微博膨化后粉碎为100～150目，以CMC-Na为粘合剂，湿法造粒、干燥、整粒后过筛取25～35目颗粒作为载体颗粒，颗粒堆密度为 0.45g/ml；2)减害颗粒制备：按质量份计，分别取5份羟丙基甲基纤维素、5份聚乙二醇600溶于水中制备混合溶液，将其均匀喷洒于步骤1)制备的100份载体颗粒中，干燥即得；3)将制备所得减害颗粒采用实施例3提供的设备连续化制备为全颗粒棒，控制制备过程中的加热温度为65℃，加湿量为颗粒胚料质量的15％，制备获得的全颗粒棒含水率为10％，棒体密度为0.56g/mL，将制备的全颗粒棒进一步与常规醋纤棒复合制备颗粒复合滤棒、制备卷烟，烟气检测结果见表1。
实施例5
1)载体颗粒制备：取市售活性炭颗粒100份、25份聚乙烯粉末超高速混合并加热，后者软化并与前者粘结后冷却、再整粒取20～30目颗粒，颗粒堆密度为 0.53g/ml；2)减害颗粒制备：按质量份计，取15份三醋酸甘油酯用酒精溶解稀释，均匀喷洒于步骤1)制备的100份载体颗粒中，干燥即得；3)将制备所得减害颗粒采用实施例3提供设备连续化制备为全颗粒棒，控制制备过程中的加热温度为105℃，加湿量为颗粒胚料质量的9％，制备获得的全颗粒棒含水率为8％，棒体密度为0.65g/mL，将制备的全颗粒棒一步与常规醋纤棒复合制备颗粒复合滤棒、制备卷烟，烟气检测结果见表1。
实施例6
1)载体颗粒制备：取市售玉米芯颗粒100份、25份乙烯-醋酸乙烯共聚物混合均匀，110℃处理，冷却后再整粒，取15～25目颗粒，颗粒堆密度为0.55g/ml； 2)减害颗粒制备：按质量份计，分别取15份三醋酸甘油酯、5份柠檬酸三乙酯用酒精溶解稀释，均匀喷洒于步骤1)制备的100份载体颗粒中，干燥即得；3) 将制备所得减害颗粒采用实施例3提供设备连续化制备为全颗粒棒，控制制备过程中的加热温度为110℃，加湿量为颗粒胚料质量的9.5％，制备获得的全颗粒棒含水率为8.5％，棒体密度为0.59g/mL，将制备的全颗粒棒直接用于卷烟卷制，烟气检测结果见表1。
实施例7
1)载体颗粒制备：分别取60份100-120目的茶末、20份硅藻土、10份瓜尔胶、10份环糊精，混合均匀后湿法造粒、干燥、整粒、过筛，取15-30目颗粒，颗粒堆密度为0.60g/ml；2)减害颗粒制备：按质量份计，取30份聚乙烯亚胺用酒精溶解稀释，均匀喷洒于步骤1)制备的100份载体颗粒中，干燥即得；3) 将制备所得减害颗粒采用实施例3提供的设备连续化制备为全颗粒棒，控制制备过程中的加热温度为75℃，加湿量为颗粒胚料质量的10.5％，制备获得的全颗粒棒含水率为9％，棒体密度为0.65g/mL，将制备的全颗粒棒进一步与常规醋纤棒复合制备颗粒复合滤棒、制备卷烟，烟气检测结果见表1。
实施例8
1)载体颗粒制备：取市售玉米芯颗粒100份、25份乙烯-醋酸乙烯共聚物混合均匀，110℃处理，冷却后再整粒，取30-40目颗粒，颗粒堆密度为0.65g/ml； 2)减害颗粒制备：按质量份计，分别取15份三醋酸甘油酯、5份柠檬酸三乙酯用酒精溶解稀释，均匀喷洒于步骤1)制备的100份载体颗粒中，干燥即得；3) 将制备所得减害颗粒采用实施例3提供的设备连续化制备为全颗粒棒，控制制备过程中的加热温度为100℃，加湿量为颗粒胚料质量的9.5％，制备获得的全颗粒棒含水率为8％，棒体密度为0.72g/mL，将制备的全颗粒棒直接用于卷烟卷制，烟气检测结果见表1。
表1烟气检测结果
Figure RE-GDA0002786651500000131
检测表明，本发明提供的减害全颗粒滤棒具有极佳的透气性，同时对卷烟烟气中的苯酚和巴豆醛具有非常明显的降低效果。
对比实施例1
1)载体颗粒制备：烟梗微博膨化后粉碎为100～150目，以CMC-Na为粘合剂，湿法造粒、干燥、整粒后过筛取60-80目颗粒作为载体颗粒，颗粒堆密度为 0.56g/ml；2)减害颗粒制备：按质量份计，分别取5份羟丙基甲基纤维素、5份聚乙二醇600溶于水中制备混合溶液，将其均匀喷洒于步骤1)制备的100份载体颗粒中，干燥即得；3)将制备所得减害颗粒采用实施例3提供的设备连续化制备为全颗粒棒，控制制备过程中的加热温度为75℃，加湿量为颗粒胚料质量的12％，制备获得的全颗粒棒含水率为9％，棒体密度为0.77g/mL，将制备的全颗粒棒。制备的全颗粒棒吸阻检测值为8600Pa，远超同规格醋纤棒(一般不超过4000Pa)，没有实际应用价值。
对比实施例2
1)载体颗粒制备：烟梗微博膨化后粉碎为100～150目，以CMC-Na为粘合剂，湿法造粒、干燥、整粒后过筛取5-10目颗粒作为载体颗粒，颗粒堆密度为 0.51g/ml；2)减害颗粒制备：按质量份计，分别取5份羟丙基甲基纤维素、5份聚乙二醇600溶于水中制备混合溶液，将其均匀喷洒于步骤1)制备的100份载体颗粒中，干燥即得；3)将制备所得减害颗粒采用实施例3提供的设备连续化制备为全颗粒棒，控制制备过程中的加热温度为75℃，加湿量为颗粒胚料质量的10％，制备获得的全颗粒棒含水率为8.5％，棒体密度为0.62g/mL，将制备的全颗粒棒。由于颗粒粒径过大，制备的全颗粒棒端面及外观极不美观，不符合滤棒技术和使用要求。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (26)

1.一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在多孔颗粒材料表面先粘附粘结剂，再修饰减害功能添加剂，得到功能化多孔颗粒材料；
2)所述功能化多孔颗粒材料通过全颗粒滤棒成型设备成型，即得；
所述全颗粒滤棒成型设备包括安装在支架上的网式输送带，所述支架上沿网式输送带传送方向依次设置喂料装置、带有预成型腔的预成型装置、带有成型腔的固化成型装置、带有冷却/干燥腔的冷却/干燥组件；所述网式输送带包括连接成一体的上层输送带和下层输送带，所述上层输送带经过所述喂料装置的喂料口，并穿过所述预成型装置的预成型腔、所述固化成型装置的成型腔、所述冷却/干燥组件的冷却/干燥腔；所述预成型腔的侧壁上有多个用于提供负压的第一通孔；所述固化成型装置的成型腔侧壁上设有多个用于提供含水热空气和/或饱和水蒸气的第二通孔；所述冷却/干燥组件的冷却/干燥腔侧壁上设有多个用于提供负压并排出多余水份的第三通孔；所述预成型腔、所述成型腔、所述冷却/干燥腔的中心位置保持在同一条水平直线上；所述预成型腔、所述成型腔和所述冷却干燥腔的横截面形状相同，且所述预成型腔的出料口的横截面积略大于所述成型腔的横截面积，所述成型腔的横截面积略大于所述冷却干燥腔的横截面积；
所述功能化多孔颗粒材料通过全颗粒滤棒成型设备成型的过程为：通过喂料装置将功能化多孔颗粒材料连续定量引入到位于第一底板上的网式输送带上，并通过第一底板的U形槽及其第一通孔提供的负压吸附在网式输送带上；功能化多孔颗粒材料在负压作用下随网式输送带通过呈渐缩状态的预成型装置的预成型腔，使功能化多孔颗粒材料与网式输送带一起在预成型腔中收缩至其横截面积略大于所述固化成型装置的成型腔横截面积，即初步成型为全颗粒滤棒胚料，所述全颗粒滤棒胚料及网式输送带经预成型装置的出料口进入固化成型装置的成型腔中，并在成型腔中对全颗粒滤棒胚料进行加热和加湿处理，激活功能化多孔颗粒材料表面的粘结剂，使功能化多孔颗粒材料之间相互粘合，形成连续固态多孔态物质；将形成的连续固态多孔态物质经网式输送带引入冷却/干燥组件的冷却/干燥腔进行冷却、干燥处理，并对连续固态多孔态物质施加负压，即得颗粒棒本体；颗粒棒本体从冷却/干燥腔输出后包裹或不包裹成型纸，再按固定长度切割，即得减害全颗粒滤棒。
2.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述多孔颗粒材料包括天然植物颗粒、天然矿物颗粒、人造多孔材料中至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：
所述天然植物颗粒为烟梗颗粒、茶叶颗粒、玉米芯颗粒、稻壳颗粒、灯芯草颗粒中至少一种；
所述天然矿物颗粒为电气石、海泡石、麦饭石、硅藻土中至少一种；
所述人造多孔材料为活性炭、硅胶、分子筛、纳米材料、再造植物颗粒中至少一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述多孔颗粒材料为不规则的无定型颗粒，粒径为10～60目，堆密度为0.2～0.8g/cm3。
5.根据权利要求4所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述多孔颗粒材料粒径为14～40目，堆密度为0.4～0.6g/cm3。
6.根据权利要求1～3任一项所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：在多孔颗粒材料表面粘附粘结剂的过程为：将生物质胶溶液或水性胶溶液喷洒至多孔颗粒材料表面形成粘结剂薄膜；或者将多孔颗粒材料与热熔胶粉末加热熔融混合后冷却、整粒，在多孔颗粒材料表面形成多个粘结剂点。
7.根据权利要求6所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：多孔颗粒材料与生物质胶或水性胶或热熔胶的质量比为100:(8～40)。
8.根据权利要求7所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：
所述生物胶包括蛋白质胶黏剂、碳水化合物胶黏剂、天然树脂类胶黏剂中至少一种；
所述水性胶包括黄原胶、瓜尔胶、环糊精、壳聚糖、白乳胶中至少一种；
所述热熔胶包括聚乙烯、微晶蜡、乙酸乙烯酯、聚烃烯、聚异丁烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚合松香中至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：在多孔颗粒材料表面修饰减害功能添加剂的过程为：将减害功能添加剂溶解或稀释后喷洒至表面粘附粘结剂的多孔颗粒材料表面。
10.根据权利要求9所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：多孔颗粒材料与减害功能添加剂的质量比为100：(1～50)。
11.根据权利要求9所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述减害功能添加剂包括聚乙二醇、聚乙烯亚胺、三醋酸甘油酯、柠檬酸三乙酯、甘油、聚丙二醇、氨基丙基三甲氧基硅烷中至少一种。
12.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述预成型装置包括相对扣合的第一压板和第一底板，第一压板和第一底板的扣合处设置所述预成型腔，预成型腔的横截面积呈随物料行进方向渐缩状态。
13.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述第一底板和第一压板的相对面分别设置随物料行进方向呈渐缩状态的U型槽，所述第一压板和第一底板的U型槽正好对应，共同构成所述预成型腔，且所述第一底板的长度大于所述第一下压板的长度，并延伸到所述喂料口下方。
14.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述固化成型装置包括相对接合成一体的第二压板和第二底板，且第二压板和第二底板的相对面分别设置凹槽，第二压板和第二底板的凹槽正好对应，共同构成所述成型腔；所述冷却/干燥组件包括相对接合成一体的第三压板和第三底板，且第三压板和第三底板的相对面分别设置凹槽，第三压板和第三底板的凹槽正好对应，共同构成所述冷却干燥腔。
15.根据权利要求14所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述第二压板和第二底板内均设置有与外部水蒸气/湿热空气连接的第一气腔和所述第二通孔，所述第一气腔与所述成型腔经均匀分布的所述第二通孔连通。
16.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述冷却/干燥腔的横截面积为所述成型腔横截面积的85～95％。
17.根据权利要求14所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述第三压板和第三底板内均设置有与负压装置连接的第二气腔和所述第三通孔，所述第二气腔与所述冷却/干燥腔经均匀分布的所述第三通孔连通。
18.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述冷却/干燥组件由相同结构的1～10组模块化组件串联组成。
19.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述全颗粒滤棒胚料在成型腔中加热温度为60～120℃，加湿量为全颗粒滤棒胚料质量的10～25％。
20.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述冷却/干燥组件的对固态多孔态物质进行冷却、干燥处理以控制其含水率为8～12％。
21.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：对连续固态多孔态物质施加负压以控制其堆密度为0.4～1.0g/mL。
22.根据权利要求1所述的一种减害全颗粒滤棒的制备方法，其特征在于：所述减害全颗粒滤棒表面包裹透气度不低于6000CU的成型纸。
23.一种减害全颗粒滤棒，其特征在于：由权利要求1～21任一项所述的制备方法得到。
24.根据权利要求23所述的一种减害全颗粒滤棒，其特征在于：由功能化多孔颗粒材料通过粘结固化整体成型，且功能化多孔颗粒材料之间存在空隙，有效孔隙度为50～90％。
25.权利要求23或24所述的一种减害全颗粒滤棒的应用，其特征在于：作为减害功能滤棒应用。
26.根据权利要求25所述的一种减害全颗粒滤棒的应用，其特征在于：所述减害全颗粒滤棒直接与卷烟棒复合制成卷烟，或者与普通纤维滤棒或者空芯滤棒或纸质滤棒复合后再与卷烟棒复合制成卷烟。
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