CN1830340B - 一种高效降焦减害嘴棒及其生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于烟草技术领域，特别是一种可以高效降焦减害的嘴棒，本发明还涉及该种嘴棒的生产设备。它的主要特点是棒芯由短纤维材料制成，进而由天然植物纤维，再进而是木浆纤维，再进而是木浆短毛绒制成。该嘴棒可以采用复合嘴棒，还可以采用空芯复合嘴棒；还可以采用三重复合嘴棒。为了实现木浆纤维嘴棒的成型，发明人提出一整套成型设备，包括木浆嘴棒滤材粉碎装置，负压吸附成捻装置，被动输运成条装置，以实现与现有嘴棒成型机的对接。由于本发明采用了上述技术方案，使得烟气在通过滤嘴时接触面积大，行程远，时间长，再加上木浆纤维独特的强烈的过滤吸附能力，可以大幅度地降低单支香烟的焦油和其它有害物质的吸入量。本发明生产设备通过先将木浆粉碎，进而吸附梳理成捻，再进而卷包束压成条，最终形成可以直接进入现有嘴棒成型机的原料束。

Description

一种高效降焦减害嘴棒及其生产设备

技术领域：

本发明属于烟草技术领域，是一种香烟过滤嘴棒，特别是一种可以高效降焦减害的嘴棒，本发明还涉及该种嘴棒的生产设备。

背景技术：

中式卷烟降焦减害是全国烟草行业突出的科研重点和系统工程，也是行业难题。设计和选用不同的滤嘴是降焦减害普遍采用的技术之一。我国使用的嘴棒材料主要有醋酸纤维和聚丙烯纤维。这两种材料的滤棒存在着突出的缺点，主要包括：醋酸纤维大量依靠进口、成本高、崩解能力和降解能力极差、造成大量二次污染；过滤吸附能力低、不能满足大幅度降低单支香烟焦油吸入量的要求。丙纤嘴棒虽然成本低，但降焦减害效果更差；崩解能力和降解能力低、造成大量污染；更突出的特点是吸入烟气夹杂异味，影响烟草口感和品质。专利95120341X由日本一家公司提出用网状物结构并包含纤维素酯短纤维的片状过滤材料缠绕成棒状而制备滤嘴、较早地提出利用短纤维材料作为滤材的想法，并证明了较醋酸纤维和丙纤材料制成的滤嘴过滤效果好，较木浆制成的皱纹纸滤嘴芳香和可口性损失小。日本一家公司目前已生产出由木浆加粘合剂制成无纺布经压片后缠绕的滤嘴、并证明了木浆材料在作为滤材时独特的降焦降害效果。由美国人申请的专利90104165也提出了在无纺纤维织物中添加有效量的天然纤维素纤维(包括木浆纤维)、以增加过滤效果。因此采用短纤维(进而采用天然植物纤维、再进而采用木浆纤维)替代醋酸纤维和丙纤材料可以增加过滤效果已得到广泛认可。但上述技术都存在一个目前无法逾越的难题、也是长期未得到解决的难题。短纤维特别是木浆纤维抗拉性能极差、无法使用现有的嘴棒成型机、只是部分添加一些木浆纤维、或者是先制成皱纹纸、再卷成嘴棒。这样就存在一些问题：1.滤材与烟气接触面积大大降低、过滤效果差。2.烟气在滤嘴中的行程短、过滤效果差。3.暴露出来的对吸附作用明显的特别的羟基数量减少，对焦油和有害物质的吸附效果差。4、不能直接成型为嘴棒、工艺复杂、成本增加。5.滤材中不能完全使用木浆纤维、需要添加粘合剂或成型材料，可能造成吸阻增加、吸附过滤效果降低。

中国加入WTO后，直接面对国际烟草业的准入要求，尤其是中国加入《烟草控制框架公约》，必需按照一定的时间表大幅度降低单支香烟中焦油和有害物质的吸入量。为此，国家烟草局和各省局都多次下文，明确提出了降焦降害的要求和时间表，造成各烟草生产厂家面临巨大的生存压力。无论是采用双重滤棒、三重滤棒、加长滤嘴、透气滤嘴、生物滤嘴，还是采用更先进的膨化工艺、烟草培育技术、烟丝选料工艺，都在力求找到合理的降焦降害方法，但到目前为止，中式卷烟还没有任何一种方法可以有效明显地达到《框架公约》的最终要求。

发明内容：

在以上背景技术分析的基础上。我们提出能不能将短纤维、进而是天然植物纤维，再进而是木浆纤维，再进而是木浆短毛绒纤维)直接成型为过滤嘴棒，从而解决长期以来困绕烟草行业的难题，并达到突出的显著的降焦减害效果。为此，发明人提出一种高效降焦成害嘴棒，它的棒芯是由短纤维材料制成，进而由天然植物纤维，再进而是木浆纤维，再进而是木浆短毛绒制成。该嘴棒可以采用复合嘴棒、即在木浆材料的棒芯外端还可以设置有醋酸纤维或丙纤材料制成的复含棒芯：还可以在木浆材料的棒芯外层包裹硬质成型纸，其外端空置，或在普通成型纸内、木浆棒芯的外端设置空芯筒，以形成空芯度合嘴棒，还可以采用前为醋酸纤维或丙纤材料棒芯、中为木浆材料棒芯，外为醋酸纤维或丙纤材料棒芯的三重复合嘴棒。

为了实现木浆纤维嘴棒的成型、发明人提出一整套成型设备，包括木浆嘴棒滤材粉碎装置、负压吸附成捻装置，板动输运成条装置、以实现与现有嘴棒成型机的对接，其中木浆嘴棒滤材粉碎装置是在框架上设置有担料转轴，担料转轴用以支撑木浆料磙中间的纸筒。担料转轴可以是一根通体轴、也可以仅是设置在机架两端对应的两木轴伸，在机架的前端设置有料带压磙、料带压磙上设有压纹，用于通过其磨擦滚动，带动料磙上的料带向前送料并转动料磙：在料带压磙的后程设置有粉碎机、粉碎机具有机壳、粉碎室和粉碎盘轴、机壳上开设有进料口和出料口、出料口用于和输料管道连通：粉碎盘轴可以采用竖直方向设置的粉碎盘，盘上面时进料口方向插设一根根粉碎针；也可以采用横向设置的粉碎滚筒、粉碎滚筒上插设一根根粉碎针：料带压磙通过变速箱与电动机连动：粉碎盘轴与电动机连动，其中负压吸附成捻装置是在机架上设置有密闭的成型室、成型室内设置有成型转盘，成型室壳体开设有进料口和出料口、进料口与输料管道连通，成型转盘中空、通过隔板分为负压室和常压室两个腔，负压室通过气管与空气抽压机气动连通：成型室内相对于进料口一侧为负压室，相对于出料口一侧为常压室：隔板相对于机架位置固定，成型转盘的固侧中部开设有成型槽、成型槽与中空的成型转盘内之间衬设有透气网、透气网与成型槽组成截面呈半圆型的槽道，成型室内设有整形刷、整形刷通过转轴设置在机架上：整形刷固侧逢中的刷毛的陷成半圆凹道：整形刷上的凹道与成型转盘上的槽道相对；在整形刷相邻位置的机壳上开设有回料口、连通回料管；在常压室和出料口的后程设置有接料平台、接料平台中空、其上开设有负压吸附孔、接料平台上覆衬有接料用传动网带、传动网带缠绕接料平台、主动轮和过桥轮转动。其中被动输运成条装置是在机架上设置有整型枪和成型枪、整型枪固定在整型台上、整型枪由底板和盖板组成，底板上面和盖板下面分别开设有半圆槽，两个半圆槽组成枪筒，枪筒的进料口呈喇叭口状；枪筒内设置有卷包输送带，输送带缠绕整形台、枪筒、主动轮和胀紧轮转动；整形枪的后程为成型枪，成型枪固定在成型台上，成型枪具有与整型枪相同构造的底板、盖板、枪筒、进料口、输送带、主动轮和胀紧轮：成型枪中至少出料口的口经与标准嘴棒芯口经一致。

由于本发明采用了上述技术方案，使得烟气在通过滤嘴时接触面积大，行程远，时间长，再加上木浆纤维独特的强烈的过滤吸附能力可以大幅度地也降低单支香烟的焦油和其它有害物质的吸入量。通过醋酸嘴棒与该嘴棒卷制同一牌号香烟的对比试验、在相同条件下进行烟气分析(总粒物则采用自动吸烟机——玻璃纤维滤片法、烟碱，水分测定采用气相色谱法)，醋酸嘴棒卷烟焦油17mg/支，新型滤嘴卷烟8mg/支，新型复合嘴(醋酸+新型滤嘴＝10+10nm)卷烟11mg/支。同时新型滤嘴卷烟中甲基亚硝胺基降低33％，苯并比降低15.9％，充分证明了该技术的独创性、有效性和科学性。本发明通过大胆设想和科学实践，解决了长期以来不能解决的短纤维滤嘴成型难题，同以往技术相比、具有突出的特点和显著的进步。本发明生产设备更具有独创性、彻底地摒弃了人们对丝束成型技术的传统思维模式，通过光将木浆粉碎、进而吸附梳理成捻、再进而卷包束压成条、最终形成可以直接进入现有嘴棒成型机(例如33机或KDF-2机)的原料束。本发明滤嘴和生产设备属国际首创。

附图说明：

为了进一步了解本发明及本发明生产设备具体技术特性、下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

图1、表示本发明滤嘴单一材料结构示意图

图2、表示本发明滤嘴复合嘴棒结构示意图

图3、表示本发明滤嘴三重复合嘴棒结构示意图

图4、表示本发明空芯嘴棒结构示意图

图5、表示本发明高效降焦减害嘴棒生产设备的总装结构示意图

图6、表示本发明设备中木浆嘴棒滤材粉碎装置总装结构示意图

图7、表示本发明设备中负压吸附成捻装置总装结构示意图

图8、表示本发明设备中被动输运成条装置总装结构示意图

如图1所示，本发明高效降焦减害嘴棒具有成型纸1和棒芯2，它的主要特点是棒芯2由短纤维材料制成、这种短纤维嘴棒的成型不需要粘合剂或其它成型材料或附着载体，该短纤维可以是天然植物纤维，包括棉、麻、竹、木、草等植物纤维，该天然植物纤维可以是木浆纤维；该木浆纤维可以是木浆短毛绒纤维。如图2所示，该嘴棒为复合嘴棒，在棒芯2的外端，即吸食端设置有醋酸纤维或丙纤材料制成的复合棒芯3、这种设计可以满足人们的吸食习惯，同时当木浆纤维的切面没有醋酸嘴棒光滑时，该设计可以改善其外观。如图3所示，该嘴棒为空芯嘴棒，即在棒芯2的外端设置有硬质空芯筒4，该设计使得木浆棒芯的外切面不至于暴露出来、当其外切面不够光滑时、可以达到改善外观节省成本的目的。该空芯嘴棒也可以采用在棒芯2外层包襄硬质成型纸、其外端空置的形式实现。如图4所示、该嘴棒为三重嘴棒，即前端为醋酸纤维或丙纤材料棒芯5，中间为木浆棒芯2，外端为醋酸纤维或丙纤材料棒芯5。

如图5所示，本发明高效降焦嘴棒生产设备分为三部分，分别是：木浆嘴棒滤材粉碎装置I、负压吸附成捻装置II、被动输运成条装置III，具体结构如下：

如图6所示，本发明生产设备中木浆嘴棒滤材粉碎装置I具有机架、机架上设置有担料转轴6、担料转轴6可以是一根通体轴，也可以仅是设置在机架两端对应的两个轴伸，担料转轴6可以通过分体的一根横轴担设在机架两侧的半开放轴承上来实现，横轴用于插设在料磙中间的成型纸筒内，该成型纸筒可以利用全处理绒毛浆，长度平均纤维长(毫米)2.7，重量平均纤维长(毫米)3.4，克重(克/米2)685，厚度(毫米)1.27，密度(克/厘米3)0.54，耐破度(千帕)400，含水量(％)8，抽提物(％)0.16，ISO白度(％)87.0，纤维化程度(％)100，吸液时间(秒/克)1.5，吸液能力(克/克)9.8。在机架的前端设置有一根料带压磙7、料带压磙7上刻设有压纹，其下部设置有对压平台或对压转轴8，通过料带压磙7对压转动，摩擦带动料带向前送料并转动料磙；在料带压磙7的后程设置有粉碎机9，粉碎机9具有机壳10、粉碎机室11、和粉碎盘轴12、机壳10上设有进料口13和出料口14，出料口14用于和输料管道15连通。输料管道15可以采用负压气动输送，实现将分离后的木浆短毛绒送入下一级的木浆滤材嘴棒负压吸附成捻装置。

如图7所示，本发明负压吸附成捻装置具有机架16，在机架16上设置有密闭的成型室17，成型室17内设置II有成型转盘18；成型室17的壳体上开设有进料口19和出料口20，进料口19与输料管道21连通，输料管道21与上一级的木浆嘴棒滤材粉碎装置的出料口连通。成型转盘18中部设置转轴。成型转盘18为—中空的圆盘，该圆盘竖向设置，可以由固定的内侧面和可转动的外侧面及周侧面组合而成。成型转盘18通过隔板分隔为负压室和常压室两个腔，负压室通过气管与空气抽压机气动连通。其中相对于进料口19的一侧为负压室，相对于出料口20的一侧为常压室；隔板相对于机架位置固定，可以与成型转盘内腔的内侧面固定连接。成型转盘18的周侧中部开设有成型槽，成型槽与中空的成型转盘18内腔之间衬设有透气网，透气网与成型槽组成了横截面呈半圆型的吸附槽道。成型室17内还设置有整形刷22，整形刷22通过转轴设置在机架上；整形刷22周侧逢中的刷毛凹陷成半圆凹道，该凹道与成型转盘22上的槽道相对。木浆纤维短毛绒进入成型室以后，被均匀地吸附在半圆槽道内；随着成型转盘18的转动当槽道外的纤维绒接触到整形刷18时，被高速旋转的刷毛梳理成半圆型，多余的绒毛被刷离。因此，在整形刷22相邻位置的机壳上开设有回料口23，连通回料管24。在出料口20外的机架16上还设置一个变向转盘25，其旋转方向与成型转盘18相反变向转盘25内部中空，周侧开设通气口，通气口外覆设透气网，其结构与成型转盘18相同，同样分为负压室和常压室，其负压室与成型转盘的常压室相对，其常压室下部设置有接料平台26。接料平台26内部中空，其上面开设有负压吸附孔，接料平台26上覆衬有接料并传运物料的传动网带27，传动网带27缠绕接料平台26、主动轮28、过桥轮29转动。成型转盘18、变向转盘25和接料平台26的负压内腔分别通过气管与空气抽压机气动连通。

为了使从成型转盘18上下来的绒捻保持原有形状，变向转盘25上的槽道横截面可设置为半圆形；传动网带27下部的接料平台26(即上台面)上可设置凹道，以迫使传动网带在这一部分的截面被变形为半圆形。

通过本装置木浆短毛绒纤维将被吸附，梳理成连续一体的类似以往农村纺棉花的花捻形状(当然花捻是长纤维的)，并被传接、输运、将由传动网带送入下一级的木浆滤材嘴棒被动输运成条装置的输运带上。

如图8所示，本发明生产设备中被动输运成条装置III具有机架30，在机架30上设置有整形枪31和成型枪32，整形枪31固定在整形台33上。整形枪31由底板34和盖板35组成，底板34通过销钉固定在整形台33上，盖板35通过可调压爪36固定在底板34上。底板34的上端面和盖板35的下端面分别开设有半圆槽，两个半圆槽组合成枪筒，枪筒的进料口37呈喇叭口状，方便绒捻进入，不至于使绒捻滞留。枪筒内设置有卷包输送带38，输送带38在进入枪筒后被卷包成基本的圆筒形状，将绒捻包裹起来，一方面挤压成条，一方面带动其前行。输送带38缠绕整形台33、枪筒、主动轮39和胀紧轮40转动。整形枪31的后程为成型枪32。成型枪32固定在成型台41上，具有与整形枪31相同构造的底板42、盖板43、枪筒、进料口、输送带44、主动轮45和胀紧轮46，所不同的是枪筒包卷下的输送带的内径可能更接近于标准滤嘴棒芯的口径。

绒捻的被动输送过程是：先落入整形台33上的输送带38，随着输送带38转动进入喇叭口状的进料口37，输送带38受枪筒限制被包卷成筒形，绒捻在这一过程被包卷输运，渐进地束压成条、自出料口落入成形台41上的输送带44。再进一步被包卷挤压成条直至出料口，为下一步工序——嘴棒成型机提供达标口径的丝束条，进行包襄成型纸及封胶工艺，进而切段成嘴棒。

Claims (10)

1.一种高效降焦减害嘴棒，具有成型纸和棒芯，其特征在于棒芯由短纤维材料直接成型为过滤嘴棒。

2.如权利要求1所述的一种高效降焦减害嘴棒，其特征在于所述短纤维材料是天然植物纤维。

3.如权利要求2所述的一种高效降焦减害嘴棒，其特征在于所述天然植物纤维是木浆纤维。

4.如权利要求3所述的一种高效降焦减害嘴棒，其特征在于所述木浆纤维是木浆短毛绒纤维。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种高效降焦减害嘴棒，其特征在于嘴棒采用复合嘴棒，即在木浆材料的棒芯外端设置有醋酸纤维或丙纤材料制成的复合棒芯。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种高效降焦减害嘴棒，其特征在于在木浆材料的棒芯外层包裹硬质成型纸，其外端空置；或在普通成型纸内、木浆棒芯的外端设置空芯筒，以形成空芯复合嘴。

7.如权利要求1或2或3或4所述的一种高效降焦减害嘴棒，其特征在于嘴棒采用前为醋酸纤维或丙纤材料棒芯，中为木浆材料棒芯，外为醋酸纤维或丙纤材料棒芯的三重复合嘴棒。

8.一种用于生产如权利要求1-7任意一种嘴棒的高效降焦减害嘴棒生产设备，其特征在于包括木浆嘴棒滤材粉碎装置，负压吸附成捻装置，被动输运成条装置，其中木浆嘴棒滤材粉碎装置，具有机架，在机架上设置有担料转轴，在机架的前端设置有料带压磙，在料带压磙的后程设置有粉碎机，粉碎机具有机壳、粉碎室和粉碎盘轴，机壳上开设有进料口和出料口；其中负压吸附成捻装置具有机架，在机架上设置有密闭的成型室，成型室内设置有成型转盘，成型室壳体开设有进料口和出料口，进料口与输料管道连通；成型转盘中空，通过隔板分为负压室和常压室两个腔，负压室通过气管与空气抽压机气动连通；成型室内相对于进料口一侧为负压室，相对于出料口一侧为常压室；隔板相对于机架位置固定；成型转盘的周侧中部开设有成型槽，成型槽与中空的成型转盘内腔之间衬设有透气网，机壳上开设有回料口，连通回料管；在常压室和出料口的后程设置有接料平台，接料平台中空，其上开设有负压吸附孔，接料平台上覆衬有接料用传动网带，传动网带缠绕接料平台、主动轮和过桥轮转动；其中被动输运成条装置具有机架，在机架上设置有整形枪和成型枪，整形枪固定在整形台上，整形枪由底板和盖板组成，底板通过销钉固定在整形台上，底板的上端面和盖板的下端面分别开设有半圆槽，两个半圆槽组合成枪筒，枪筒的进料口呈喇叭口状，枪筒内设置有卷包输送带，输送带缠绕整形台、枪筒、主动轮和胀紧轮转动；整形枪的后程为成型枪，成型枪固定在成型台上，具有与整形枪相同构造的底板、盖板、枪筒、进料口、输送带、主动轮和胀紧轮。

9.如权利要求8所述的一种高效降焦减害嘴棒生产设备，其特征在于其中所述粉碎装置担料转轴是一根通体轴，料带压磙上设有压纹，粉碎盘轴采用竖直方向设置的粉碎盘，盘上面对进料口方向插设一根根粉碎针；其中所述负压吸附成捻装置在转动网带与出料口之间设置有变向转盘，变向转盘中空，周侧设置有槽道和透气网，其内部分为负压室和常压室，其负压室与成型转盘的常压室相对，其常压室与接料平台的吸附孔相对；变向转盘与成型转盘的旋转方向相反；其中所述被动输运成条装置成型枪的枪筒包卷下的输送带的内径接近于标准滤嘴棒芯的口径。

10.如权利要求9所述的一种高效降焦减害嘴棒生产设备，其特征在于其中所述粉碎装置担料转轴仅是设置在机架两端对应的两个轴伸，粉碎盘轴可以采用横向设置的粉碎滚筒，粉碎滚筒上插设一根根粉碎针，料带压磙通过变速箱与电动机连动；粉碎盘轴与电动机连动；其中所述负压吸附成捻装置透气网与成型槽组成截面呈半圆型的槽道，成型室内设有整形刷，整形刷通过转轴设置在机架上，整形刷周侧逢中的刷毛凹陷成半圆凹道；整形刷上的凹道与成型转盘上的槽道相对，成型转盘、变向转盘和接料平台的内腔分别通过气管与空气抽压机气动连接；其中所述被动输运成条装置盖板通过可调压爪固定在底板上。

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