專利名稱：香煙過濾嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以一種纖維絲束過濾棒材質(zhì)的香煙過濾嘴。
香煙過濾嘴由用于過濾煙氣中對(duì)人體有害物質(zhì)的濾棒和用于卷包濾棒的盤紙、水松紙等組成?，F(xiàn)有技術(shù)中，纖維絲束濾棒主要由二醋酸纖維絲束或聚丙烯纖維絲束材料制成。其過濾效果取決于它們的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)和有機(jī)化合物的物理化學(xué)性質(zhì)。其中醋酸纖維絲束濾棒的不足之處是醋酸纖維絲束濾材，由于受缺少活性基團(tuán)的限制，含有的部分極性結(jié)構(gòu)，只能對(duì)煙氣化合物中含有氧原子的極性較強(qiáng)的物質(zhì)，像羧基化合物中的醛酮及內(nèi)脂，雜環(huán)化合物如呋喃和酚類物質(zhì)有一定親和力，有一定的選擇性過濾作用；而對(duì)燃煙產(chǎn)物中對(duì)人體有害的碳自由基等芳香烴及丙烯類的弱極性化合物和微量金屬元素吸附能力較低，對(duì)其中危害最大的焦油的截濾率在35％左右；醋酸纖維絲束濾材帶有負(fù)電荷，而煙氣中許多顆粒也帶有負(fù)電荷，在每毫升煙氣中約有2×109個(gè)負(fù)電荷顆粒，由于相同電荷的排斥作用，這種濾嘴主要以機(jī)械阻擋和擴(kuò)散沉積截留煙氣中的粒相物質(zhì)；其原材料是木材，沒有原纖維，過濾性能受到限制；醋酸纖維絲束濾材易吸收煙草水分和香料而發(fā)生霉變產(chǎn)生霉味。聚丙烯纖維絲束濾材是高分子量的飽和烷烴化合物，不帶任何負(fù)電性基團(tuán)的穩(wěn)定化合物，由于分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，其物理化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為惰性，分子結(jié)構(gòu)極不活潑；其含有疏水基團(tuán)是非極性結(jié)構(gòu)，沒有與極性煙氣組分有高度親和力的極性結(jié)構(gòu)，因此對(duì)煙氣中極性物質(zhì)分子截濾率低；缺乏選擇性過濾煙氣極性組分的能力，壓降的變化不影響對(duì)煙氣極性組分的選擇性過濾作用；對(duì)卷煙氣味中沸點(diǎn)低和較低的辛辣刺激雜氣味物質(zhì)分子截濾性能差，辛辣刺激雜味明顯；聚丙烯纖維絲束在制做濾棒時(shí)沒有合適的增塑劑和固化劑，因此采用有機(jī)溶劑型膠粘劑，不僅固化速度慢，送絲輥上易粘上膠粘劑，而且使濾棒帶有溶劑氣味；聚丙烯纖維絲束強(qiáng)度大使切割刀片和成型設(shè)備磨損嚴(yán)重，不適應(yīng)高速成型機(jī)，設(shè)備效率低，造成工時(shí)及能耗增加；聚丙烯絲束濾棒硬度較低，導(dǎo)致接裝率低，次品增多，成本提高。
香煙煙氣中有害物質(zhì)與呼吸、消化、心腦血管、內(nèi)分泌等組織器官的疾病密切相關(guān)。大量吸煙可使血液中低密度脂蛋白(LDL)易于氧化，并導(dǎo)致血內(nèi)一氧化碳(CO)濃度升高，從而造成血管內(nèi)皮缺氧性損傷；煙內(nèi)含有一種糖蛋白，可激活凝血因子Ⅺ及某種致突變物質(zhì)，后者可引起血管壁中膜平滑肌細(xì)胞增生。吸煙可使血小板聚集功能增強(qiáng)及血液中兒茶酚胺濃度升高，但使不飽和脂肪酸及高密度脂蛋白水平降低。這些均有助于動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。
本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)煙氣中有害物質(zhì)截濾效果好，且能滿足香煙吃味的香煙過濾嘴，以減輕對(duì)吸煙者的毒害。
本發(fā)明的目的是通過應(yīng)用甲殼素及其衍生物纖維絲束制備的濾棒替代現(xiàn)有技術(shù)中二醋酸纖維絲束濾棒和聚丙烯纖維絲束濾棒的方法達(dá)到的。即由用于截濾煙氣中對(duì)人體有害物質(zhì)的絲束濾棒和用于卷包絲束濾棒的內(nèi)層盤紙及卷包在盤紙上的外層水松紙組成的香煙過濾嘴，其特征是濾棒由甲殼素及其衍生物纖維絲束制成。
甲殼素(chitin)又葉甲殼質(zhì)。甲殼素是由β-1,4糖苷鍵連結(jié)的2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-吡喃葡聚糖線性二元共聚物組成。它廣泛存在于微生物、酵母、蘑菇的細(xì)胞壁中，昆蟲的表皮、貝殼等軟體動(dòng)物骨胳內(nèi)。尤其是蝦、蟹的甲殼富含25-35％的甲殼素。殼聚糖是甲殼素脫乙酰基產(chǎn)物。甲殼素、殼聚糖分子中含有醚鍵、羥基、氨基、乙酰基等，可進(jìn)行多功能基化學(xué)反應(yīng)。大的分子量，多變的配位數(shù)，能形成金屬絡(luò)合物，高分子離子復(fù)合物，親和復(fù)合物等不同性能的系列衍生物。甲殼素、殼聚糖及其衍生物是迄今為止被發(fā)現(xiàn)的唯一陽離子型動(dòng)物纖維素，在生物活組織中甲殼素就已以微纖維形式存在，包埋在蛋白質(zhì)基質(zhì)中。由于甲殼素分子間的強(qiáng)氫鍵作用，分子易形成緊密的分子束，使其具有很好的成纖傾向，具有可紡性。目前，制備甲殼素及其衍生物纖維方法有磺化法，含鹵溶劑法和酰胺-氯化鋰法等，制造出殼聚糖纖維，甲殼素/殼聚糖脂纖維，甲殼素醚纖維等，可用來制造絲束濾棒，用于香煙過濾嘴。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，甲殼素及其衍生物纖維絲束濾材是含有多種活性基團(tuán)的極性結(jié)構(gòu)，其中活性基團(tuán)的種類比二醋酸纖維素多氨基和乙?；?，而羥基的數(shù)量也多，這些活性基團(tuán)，能與煙氣中極性分子有高度親和力，對(duì)煙氣中極性物質(zhì)分子有很高截濾率，如對(duì)焦油的截濾率達(dá)50％以上；這種濾材分子中含有大量游離的-NH2，且-NH2鄰位是-OH，可借氫鍵，也可借鹽鍵與金屬離子形成絡(luò)合物，將煙氣中有害金屬離子截留除掉；這種濾材分子結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行多種分子修飾，如羧甲基化、?；?、烷基化、硫酸和磷酸脂化，接枝和交聯(lián)等。因此，改性產(chǎn)物對(duì)煙氣有害物質(zhì)具有廣泛的選擇性過濾作用，截留和除掉燃煙產(chǎn)物中對(duì)人體有害的碳自由基等芳香烴及丙烯類的弱極性化合物；這種濾材是迄今為止被發(fā)現(xiàn)的唯一陽離子型動(dòng)物纖維素，帶有正電荷，可以大量吸附煙氣中帶負(fù)電荷的顆粒物質(zhì)，對(duì)煙氣中有害物質(zhì)具有機(jī)械阻擋，擴(kuò)散沉積，吸附、吸收、滲透、選擇性過濾等多重截濾作用；甲殼素在高溫?zé)峤鈺r(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些香味物質(zhì)，如吡嗪等，增加香煙的天然香味，起到香味增補(bǔ)劑的作用；這種濾材能有效地抑制微生物生長(zhǎng)，防止濾嘴吸收煙草水分和香料而發(fā)生霉變，保持香煙在抽吸時(shí)的純正香味；它可以吸附香煙氣味中的色素物質(zhì)，減少色素對(duì)人體的毒害；吸煙具有促進(jìn)血漿低密度脂蛋白(LDL)氧化，極低密度脂蛋白(VLDL)和甘油三脂(TG)濃度升高，而引起脂肪代謝失常，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化作用。而甲殼素及其衍生物纖維絲束濾材能有效地吸附煙氣中造成LDL氧化，VLDL和TG升高的有害物質(zhì)，比醋酸纖維絲束濾材造成血漿LDL氧化的物質(zhì)吸附截留量高50-80％，對(duì)造成血漿VLDL升高的物質(zhì)吸附截留量高70-150％，對(duì)造成血漿TG升高的物質(zhì)吸附截留量高50-100％，從而有效地防止吸煙導(dǎo)致的動(dòng)脈粥樣硬化而發(fā)生的心腦血管疾?。贿@種濾材能提高對(duì)煙氣中低沸點(diǎn)有機(jī)化合物的截濾量，能大量消除和減少纖毛阻礙物質(zhì)，吸附煙氣中放射性物質(zhì)，提高氣化程度和親和力；這種濾材的選擇性過濾有隨其壓降的改變而產(chǎn)生顯著變化，壓降高的甲殼素及其衍生物纖維絲束濾嘴，半徑體積內(nèi)的濾材量的增加，使濾嘴內(nèi)的活性過濾點(diǎn)的數(shù)量增加，這些活性過濾點(diǎn)可與煙氣中半揮發(fā)性的極性物質(zhì)相互作用，提高選擇性過濾效率；在自然界江、河、湖、海、陸地動(dòng)植物中，到處都有甲殼素酶、殼聚糖酶、溶菌酶，能將甲殼素、殼聚糖完全生物降解，參與碳氮生物體系循環(huán)，廢棄物可完全分解，不會(huì)造成環(huán)境污染；甲殼素在自然界中生成量非常豐富，分布廣泛，是可以繼代增殖的再生資源，由于其來源廣，成本低，用于替代醋酸纖維，可減少木材使用量，保護(hù)地球植被，減少原料進(jìn)口，節(jié)約外匯。總之，甲殼素及其衍生物纖維絲束濾材香煙過濾嘴比現(xiàn)有醋酸纖維絲束濾嘴，聚丙烯纖維絲束濾嘴，能更有效地選擇性消除與健康問題有關(guān)的特定有害物質(zhì)，在降低焦油等有害物質(zhì)含量的同時(shí)，也能滿足香煙吃味的要求，其廢棄物在自然環(huán)境下能快速分解，符合環(huán)境保護(hù)要求。
下列附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2、圖3為纖維絲束濾材單絲截面結(jié)構(gòu)示意4為復(fù)合濾嘴結(jié)構(gòu)示意圖下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明給予更詳細(xì)說明。本發(fā)明所述香煙過濾嘴，其結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有香煙過濾嘴相同，由絲束濾棒1．盤紙2．水松紙3．等部分組成。本發(fā)明的主要特征是采用甲殼素及其衍生物纖維絲束作為制造絲束濾棒的材料。大量研究表明，甲殼素及其衍生物是制造香煙濾棒的最佳材料。無論是對(duì)有害物質(zhì)的截濾效果，抽吸口味，環(huán)境保護(hù)及經(jīng)濟(jì)效益方面，都明顯優(yōu)于現(xiàn)有二醋酸纖維絲束和聚丙烯纖維絲束，而制造工藝都是現(xiàn)有紡織行業(yè)和煙業(yè)所通用的工藝技術(shù)。甲殼素及其衍生物纖維絲素工藝是將市售的甲殼素及其衍生物配制成濃度為2-10％的紡絲漿液，經(jīng)過濾和真空脫泡處理后，用計(jì)量泵輸送到紡絲帽擠出，擠出后的絲束進(jìn)入凝固液中，邊拉伸、邊凝固、邊卷曲。現(xiàn)市售的甲殼素及其衍生物纖維制品，其單絲橫截面設(shè)計(jì)只有圓形，為適合制造香煙過濾嘴，設(shè)計(jì)紡絲帽使單絲橫截面為半圓形、四方形、長(zhǎng)方形、三角形、五角形、六角形、梯形、三角扇形等等，以擴(kuò)大表面積，提高過濾效果。紡絲帽孔徑為50-600微米，孔數(shù)為60-1000孔，三葉型噴絲板微孔葉寬50-200微米，葉長(zhǎng)300-600微米，長(zhǎng)寬比3-4為宜。單絲纖度為0.5-5dtex，干態(tài)強(qiáng)度1.0-3.0CN/dtex。單絲線密度1.67-11.11dtex，最佳使用范圖為2.22-8.89dtex。總線密度為2.78-6.67Ktex，常用的絲束范圍3.3-4.44Ktex。卷曲數(shù)為10-50個(gè)/25mm，最佳卷曲數(shù)為18-25個(gè)/25mm。用卷曲機(jī)使絲束形成波形卷曲，并使絲束形成單絲之間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，卷曲可使每個(gè)單絲形成互相纏繞的絲束，聚集起來容易處理和捆包；濾棒成型時(shí)可使纖維絲束在濾棒內(nèi)保持與軸向近于垂直狀態(tài)，提高壓力降，使濾嘴飽滿和堅(jiān)實(shí)。從紡絲帽擠出的絲束經(jīng)凝固、卷曲、干燥后送至捆包機(jī)捆包，即可用于煙業(yè)制造濾棒。絲束濾棒的制造工藝是通過纖維絲束處理機(jī)對(duì)甲殼素及其衍生物纖維絲束進(jìn)行開松處理，使纖堆絲束定向，展幅，使每根纖維保持適當(dāng)?shù)木砬?，達(dá)到較大的松散程度；然后施加增塑劑，增塑劑是一種纖維溶解粘合劑，采用氯化鋰-乙酰胺-醋酸混合液，用量為絲束總量的5-20％，可使甲殼素及其衍生物纖維溶解、粘接而可塑。送至成型機(jī)成型，粘接內(nèi)層卷包紙即盤紙，切割成帶盤紙層的絲束濾棒。最后在卷煙機(jī)上將帶有盤紙的絲束濾棒用水松紙3.卷包，同時(shí)與包有透氣紙的煙草部分對(duì)接成一體。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，甲殼素及其衍生物纖維絲束的單絲橫截面形狀為三葉形結(jié)構(gòu)，如圖2所示。在前面所例舉的多種橫截面形狀中，圓形橫截面的絲束表面積最小，而三角形橫截面的絲束表面積最大，在同樣條件下，后者的表面積比前者大50％以上。而橫截面為三葉形結(jié)構(gòu)的纖維絲束表面積比橫截面三角形的還要大50％以上，可大幅度提高纖維絲束表面積，提高過濾效果，還能增加纖維絲束的強(qiáng)度，節(jié)省原材料，降低成本。
為進(jìn)一步擴(kuò)大纖維絲束濾棒的表面積，本實(shí)施例將上述三葉形單絲橫截面的邊線制成凸凹齒輪形或者鋸齒形結(jié)構(gòu)如圖3所示。這樣在纖維單絲表面上又增加許多凸凹不平的皺紋，增加表面積，其表面積比三葉形還要大50％以上。單絲橫截面形狀還可設(shè)計(jì)成接近于圓形的R形、Y形、X形、I形、C形等，但它們均不如三葉形。
本實(shí)施例是一種復(fù)合型香煙過濾嘴。大量試驗(yàn)證明，甲殼素纖維絲束濾棒與不同種類的甲殼素衍生物纖維絲束濾棒之間組合成復(fù)合型香煙過濾嘴，甲殼素及其衍生物纖維絲束濾棒與活性岌濾棒、醋酸纖維絲束濾棒、聚丙烯纖維絲束濾棒等具有不同功能的濾材組合成復(fù)合型香煙過濾嘴，發(fā)揮各種濾材的特長(zhǎng)，起到取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用，可獲得好的效果。下面是甲殼素及其衍生物纖維絲束濾棒1和活性炭濾棒4組合構(gòu)成的復(fù)合型香煙過濾嘴，如圖4所示，活性炭濾棒4置于絲束濾棒1和香煙煙草5之間，并通過水松紙3將它們卷包成一體?；钚蕴繉?duì)煙氣中的有害成分具有良好的過濾作用，特別是對(duì)蒸氣相物質(zhì)截濾效果好，從而提高濾嘴的效果。
權(quán)利要求
1．一種香煙過濾嘴，由用于截濾煙氣中對(duì)人體有害物質(zhì)的絲束濾棒(1)和用于卷包絲束濾棒(1)的內(nèi)層盤紙(2)及卷包在盤紙(2)上的外層水松紙(3)組成，其特征在于所述絲束濾棒(1)是用甲殼素及其衍生物纖維絲束制成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的香煙過濾嘴，其特征在于組成濾棒(1)的甲殼素及其衍生物纖維絲束的單絲橫截面形狀為三葉形結(jié)構(gòu)。
3．根據(jù)權(quán)利要求(2)所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述三葉形單絲橫截面的邊線制成凸凹齒輪形或者鋸齒形結(jié)構(gòu)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的香煙過濾嘴，其特征在于所述絲束濾棒(1)和活性炭濾棒(4)組合構(gòu)成復(fù)合型香煙過濾嘴，活性炭濾棒(4)置于絲束濾棒(1)和香煙煙草之間，并通過水松紙(3)卷包成一體。
全文摘要
本發(fā)明為一種香煙過濾嘴,它由用于截濾煙氣中對(duì)人體有害物質(zhì)的絲束濾棒和用于卷包絲束濾棒的內(nèi)層盤紙及卷包在盤紙上的外層水松紙組成,本發(fā)明的特征是所述絲束濾棒是用甲殼素及其衍生物纖維絲束制成。它不僅對(duì)煙氣中有害物質(zhì)的截濾效果好,而且能滿足煙民抽吸的香味和環(huán)境保護(hù)對(duì)煙業(yè)的要求,甲殼素及其衍生物纖維是迄今為止香煙過濾嘴絲束濾材中最好的,這種香煙過濾嘴是一種最佳方案。
文檔編號(hào)A24D3/08GK1314116SQ0010397
公開日2001年9月26日 申請(qǐng)日期2000年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月18日
發(fā)明者劉安德 申請(qǐng)人:丹東市生物制品免疫技術(shù)應(yīng)用研究中心