CN1202761C - 香烟过滤嘴 - Google Patents

Abstract

本发明为一种香烟过滤嘴，它由用于截滤烟气中对人体有害物质的丝束滤棒和用于卷包丝束滤棒的内层盘纸及卷包在盘纸上的外层水松纸组成，本发明的特征是所述丝束滤棒是用甲壳素及其衍生物纤维丝束制成。它不仅对烟气中有害物质的截滤效果好，而且能满足烟民抽吸的香味和环境保护对烟业的要求，甲壳素及其衍生物纤维是迄今为止香烟过滤嘴丝束滤材中最好的，这种香烟过滤嘴是一种最佳方案。

Description

香烟过滤嘴

技术领域

本发明涉及一种纤维丝束过滤棒材质的香烟过滤嘴。

背景技术

香烟过滤嘴由用于过滤烟气中对人体有害物质的滤棒和用于卷包滤棒的盘纸、水松纸等组成。现有技术中，纤维丝束滤棒主要由二醋酸纤维丝束或聚丙烯纤维丝束材料制成。其过滤效果取决于它们的化学分子结构和有机化合物的物理化学性质。其中醋酸纤维丝束滤棒的不足之处是：醋酸纤维丝束滤材，由于受缺少活性基团的限制，含有的部分极性结构，只能对烟气化合物中含有氧原子的极性较强的物质，像羧基化合物中的醛酮及内脂，杂环化合物如呋喃和酚类物质有一定亲和力，有一定的选择性过滤作用；而对燃烟产物中对人体有害的碳自由基等芳香烃及丙烯类的弱极性化合物和微量金属元素吸附能力较低，对其中危害最大的焦油的截滤率在35％左右；醋酸纤维丝束滤材带有负电荷，而烟气中许多颗粒也带有负电荷，在每毫升烟气中约有2×10⁹个负电荷颗粒，由于相同电荷的排斥作用，这种滤嘴主要以机械阻挡和扩散沉积截留烟气中的粒相物质；其原材料是木材，没有原纤维，过滤性能受到限制；醋酸纤维丝束滤材易吸收烟草水分和香料而发生霉变产生霉味。聚丙烯纤维丝束滤材是高分子量的饱和烷烃化合物，不带任何负电性基团的稳定化合物，由于分子结构稳定，其物理化学性质表现为惰性，分子结构极不活泼；其含有疏水基团是非极性结构，没有与极性烟气组分有高度亲和力的极性结构，因此对烟气中极性物质分子截滤率低；缺乏选择性过滤烟气极性组分的能力，压降的变化不影响对烟气极性组分的选择性过滤作用；对卷烟气味中沸点低和较低的辛辣刺激杂气味物质分子截滤性能差，辛辣刺激杂味明显；聚丙烯纤维丝束在制做滤棒时没有合适的增塑剂和固化剂，因此采用有机溶剂型胶粘剂，不仅固化速度慢，送丝辊上易粘上胶粘剂，而且使滤棒带有溶剂气味；聚丙烯纤维丝束强度大使切割刀片和成型设备磨损严重，不适应高速成型机，设备效率低，造成工时及能耗增加；聚丙烯丝束滤棒硬度较低，导致接装率低，次品增多，成本提高。

香烟烟气中有害物质与呼吸、消化、心脑血管、内分泌等组织器官的疾病密切相关。大量吸烟可使血液中低密度脂蛋白(LDL)易于氧化，并导致血内一氧化碳(CO)浓度升度，从而造成血管内皮缺氧性损伤；烟内含有一种糖蛋白，可激活凝血因子XII及某种致突变物质，后者可引起血管壁中膜平滑肌细胞增生。吸烟可使血小板聚集功能增强及血液中儿茶酚胺浓度升高，但使不饱和脂肪酸及高密度脂蛋白水平降低。这些均有助于动脉粥样硬化的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对烟气中有害物质截滤效果好，且能满足香烟吃味的香烟过滤嘴，以减轻对吸烟者的毒害。

本发明的目的是通过应用甲壳素及其衍生物纤维丝束制备的滤棒替代现有技术中二醋酸纤维丝束滤棒和聚丙烯纤维丝束滤棒的方法达到的。即由用于截滤烟气中对人体有害物质的丝束滤棒和用于卷包丝束滤棒的内层盘纸及卷包在盘纸上的外层水松纸组成的香烟过滤嘴，其特征是滤棒由甲壳素及其衍生物纤维丝束制成。

甲壳素(chitin)又叫甲壳质。甲壳素是由β-1，4糖苷键连结的2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-吡喃葡聚糖线性二元共聚物组成。它广泛存在于微生物、酵母、蘑菇的细胞壁中，昆虫的表皮、贝壳等软体动物骨胳内。尤其是虾、蟹的甲壳富含25-35％的甲壳素。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基产物。甲壳素、壳聚糖分子中含有醚键、羟基、氨基、乙酰基等，可进行多功能基化学反应。大的分子量，多变的配位数，能形成金属络合物，高分子离子复合物，亲和复合物等不同性能的系列衍生物。甲壳素、壳聚糠及其衍生物是迄今为止被发现的唯一阳离子型动物纤维素，在生物活组织中甲壳素就已以微纤维形式存在，包埋在蛋白质基质中。由于甲壳素分子间的强氢键作用，分子易形成紧密的分子束，使其具有很好的成纤倾向，具有可纺性。目前，制备甲壳素及其衍生物纤维方法有磺化法，含卤溶剂法和酰胺-氯化锂法等，制造出壳聚糖纤维，甲壳素/壳聚糖脂纤维，甲壳素醚纤维等，可用来制造丝束滤棒，用于香烟过滤嘴。

本发明的优点在于，甲壳素及其衍生物纤维丝束滤材是含有多种活性基团的极性结构，其中活性基团的种类比二醋酸纤维素多氨基和乙酰基，而羟基的数量也多，这些活性基团，能与烟气中极性分子有高度亲和力，对烟气中极性物质分子有很高截滤率，如对焦油的截滤率达50％以上；这种滤材分子中含有大量游离的-NH₂，且-NH₂邻位是-OH，可借氢键，也可借盐键与金属离子形成络合物，将烟气中有害金属离子截留除掉；这种滤材分子结构可以进行多种分子修饰，如羧甲基化、酰基化、烷基化、硫酸和磷酸酯化，接枝和交联等。因此，改性产物对烟气有害物质具有广泛的选择性过滤作用，截留和除掉燃烟产物中对人体有害的碳自由基等芳香烃及丙烯类的弱极性化合物；这种滤材是迄今为止被发现的唯一阳离子型动物纤维素，带有正电荷，可以大量吸附烟气中带负电荷的颗粒物质，对烟气中有害物质具有机械阻挡，扩散沉积，吸附、吸收、渗透、选择性过滤等多重截滤作用；甲壳素在高温热解时，会产生一些香味物质，如吡嗪等，增加香烟的天然香味，起到香味增补剂的作用；这种滤材能有效地抑制微生物生长，防止滤嘴吸收烟草水分和香料而发生霉变，保持香烟在抽吸时的纯正香味；它可以吸附香烟气味中的色素物质，减少色素对人体的毒害；吸烟具有促进血浆低密度脂蛋白(LDL)氧化，极低密度脂蛋白(VLDL)和甘油三脂(TG)浓度升高，而引起脂肪代谢失常，导致动脉粥样硬化作用。而甲壳素及其衍生物纤维丝束滤材能有效地吸附烟气中造成LDL氧化，VLDL和TG升高的有害物质，比醋酸纤维丝束滤材造成血浆LDL氧化的物质吸附截留量高50-80％，对造成血浆VLDL升高的物质吸附截留量高70-150％，对造成血浆TG升高的物质吸附截留量高50-100％，从而有效地防止吸烟导致的动脉粥样硬化而发生的心脑血管疾病；这种滤材能提高对烟气中低沸点有机化合物的截滤量，能大量消除和减少纤毛阻碍物质，吸附烟气中放射性物质，提高气化程度和亲和力；这种滤材的选择性过滤有随其压降的改变而产生显著变化，压降高的甲壳素及其衍生物纤维丝束滤嘴，半径体积内的滤材量的增加，使滤嘴内的活性过滤点的数量增加，这些活性过滤点可与烟气中半挥发性的极性物质相互作用，提高选择性过滤效率；在自然界江、河、湖、海、陆地动植物中，到处都有甲壳素酶、壳聚糖酶、溶菌酶，能将甲壳素、壳聚糖完全生物降解，参与碳氮生物体系循环，废弃物可完全分解，不会造成环境污染；甲壳素在自然界中生成量非常丰富，分布广泛，是可以继代增殖的再生资源，由于其来源广，成本低，用于替代醋酸纤维，可减少木材使用量，保护地球植被，减少原料进口，节约外汇。总之，甲壳素及其衍生物纤维丝束滤材香烟过滤嘴比现有醋酸纤维丝束滤嘴，聚丙烯纤维丝束滤嘴，能更有效地选择性消除与健康问题有关的特定有害物质，在降低焦油等有害物质含量的同时，也能满足香烟吃味的要求，其废弃物在自然环境下能快速分解，符合环境保护要求。

附图说明

下列附图描述了本发明的实施例

图1为本发明的结构示意图

图2、图3为纤维丝束滤材单丝截面结构示意图

图4为复合滤嘴结构示意图

下面将结合附图对本发明给予更详细说明。本发明所述香烟过滤嘴，其结构与现有香烟过滤嘴相同，由丝束滤棒1、盘纸2、水松纸3等部分组成。本发明的主要特征是采用甲壳素及其衍生物纤维丝束作为制造丝速滤棒的材料。大量研究表明，甲壳素及其衍生物是制造香烟滤棒的最佳材料。元论是对有害物质的截滤效果，抽吸口味，环境保护及经济效益方面，都明显优于现有二醋酸纤维丝束和聚丙烯纤维丝束，而制造工艺都是现有纺织行业和烟业所通用的工艺技术。甲壳素及其衍生物纤维丝束工艺是：将市售的甲壳素及其衍生物配制成浓度为2-10％的纺丝浆液，经过滤和真空脱泡处理后，用计量泵输送到纺丝帽挤出，挤出后的丝束进入凝固液中，边拉伸、边凝固、边卷曲。现市售的甲壳素及其衍生物纤维制品，其单丝横截面设计只有圆形，为适合制造香烟过滤嘴，设计纺丝帽使单丝横截面为半圆形、四方形、长方形、三角形、五角形、六角形、梯形、三角扇形等等，以扩大表面积，提高过滤效果。纺丝帽孔径为50-600微米，孔数为60-1000孔，三叶型喷丝板微孔叶宽5-200微米，叶长30-600微米，长宽比3-4为宜。单丝纤度为0.5-5dtex，干态强度1.0-3.0CN/dtex。单丝线密度1.67-11.11dtex，最佳使用范围为2.22-8.89dtex。总线密度为2.78-6.67ktex，常用的丝束范围3.3-4.44Ktex。卷曲数为10-50个/25mm，最佳卷曲数为18-25个/25mm。用卷曲机使丝束形成波形卷曲，并使丝束形成单丝之间的网状结构，卷曲可使每个单丝形成互相缠绕的丝束，聚集起来容易处理和捆包；滤棒成型时可使纤维丝束在滤棒内保持与轴向近于垂直状态，提高压力降，使滤嘴饱满和坚实。从纺丝帽挤出的丝束经凝固、卷曲、干燥后送至捆包机捆包，即可用于烟业制造滤棒。丝束滤棒的制造工艺是：通过纤维丝束处理机对甲壳素及其衍生物纤维丝束进行开松处理，使纤维丝束定向，展幅，使每根纤维保持适当的卷曲度，达到较大的松散程度；然后施加增塑剂，增塑剂是一种纤维溶解粘合剂，采用氯化锂-乙酰胺-醋酸混合液，用量为丝束总量的5-20％，可使甲壳素及其衍生物纤维溶解粘接而可塑。送至成型机成型，粘接内层卷包纸即盘纸，切割成带盘纸层的丝束滤棒。最后在卷烟机上将带有盘纸的丝束滤棒用水松纸3.卷包，同时与包有透气纸的烟草部分对接成一体。

具体实施方式

作为本发明的一个实施例，甲壳素及其衍生物纤维丝束的单丝横截面形状为三叶形结构，如图2所示。在前面所例举的多种横截面形状中，圆形横截面的丝束表面积最小，而三角形横截面的丝束表面积最大，在同样条件下，后者的表面积比前者大50％以上。而横截面为三叶形结构的纤维丝束表面积比横截面三角形的还要大50％以上，可大幅度提高纤维丝束表面积，提高过滤效果，还能增加纤维丝束的强度，节省原材料，降低成本。

为进一步扩大纤维丝束滤棒的表面积，本实施例将上述三叶形单丝横截面的边线制成凸凹齿轮形或者锯齿形结构如图3所示。这样在纤维单丝表面上又增加许多凸凹不平的皱纹，增加表面积，其表面积比三叶形还要大50％以上。单丝横截面形状还可设计成接近于圆形的R形、Y形、X形、I形、C形等，但它们均不如三叶形。

本实施例是一种复合型香烟过滤嘴。大量试验证明，甲壳素纤维丝束滤棒与不同种类的甲壳素衍生物纤维丝束滤棒之间组合成复合型香烟过滤嘴，甲壳素及其衍生物纤维丝束滤棒与活性炭滤棒、醋酸纤维丝束滤棒、聚丙烯纤维丝束滤棒等具有不同功能的滤材组合成复合型香烟过滤嘴，发挥各种滤材的特长，起到取长补短的作用，可获得好的效果。下面是甲壳素及其衍生物纤维丝束滤棒1和活性炭滤棒4组合构成的复合型香烟过滤嘴，如图4所示，活性炭滤棒4置于丝束滤棒1和香烟烟草5之间，并通过水松纸3将它们卷包成一体。活性炭对烟气中的有害成分具有良好的过滤作用，特别是对蒸气相物质截滤效果好，从而提高滤嘴的效果。

Claims (4)

1.一种香烟过滤嘴，由用于截滤烟气中对人体有害物质的丝束滤棒(1)和用于卷包丝束滤棒(1)的内层盘纸(2)及卷包在盘纸(2)上的外层水松纸(3)组成，其特征在于所述丝束滤棒(1)是用甲壳素及其衍生物纤维丝束制成。

2.根据权利要求1所述的香烟过滤嘴，其特征在于组成丝束滤棒(1)的甲壳素及其衍生物纤维丝束的单丝横截面形状为三叶形结构。

3.根据权利要求2所述的香烟过滤嘴，其特征在于所述三叶形单丝横截面的边线制成凸凹齿轮形或者锯齿形结构。

4.根据权利要求1或2或3所述的香烟过滤嘴，其特征在于所述丝束滤棒(1)和活性炭滤棒(4)组合构成复合型香烟过滤嘴，活性炭滤棒(4)置于丝束滤棒(1)和香烟烟草之间，并通过水松纸(3)卷包成一体。

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