專利名稱：一種高效降焦減害嘴棒及其生產設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于煙草技術領域，是一種香煙過濾嘴棒，特別是一種可以高效降焦減害的嘴棒，本發明還涉及該種嘴棒的生產設備。
背景技術：
中式卷煙降焦減害是全國煙草行業突出的科研重點和系統工程，也是行業難題。設計和選用不同的濾嘴是降焦減害普遍采用的技術之一。我國使用的嘴棒材料主要有醋酸纖維和聚丙烯纖維。這兩種材料的濾棒存在著突出的缺點，主要包括醋酸纖維大量依靠進口，成本高，崩解能力和降解能力極差，造成大量二次污染；過濾吸附能力低，不能滿足大幅度降低單支香煙焦油吸入量的要求。丙纖嘴棒雖然成本低，但降焦減害效果更差；崩解能力和降解能力低，造成大量污染；更突出的特點是吸入煙氣夾雜異味，影響煙草口感和品質。專利95120341X由日本一家公司提出用網狀物結構并包含纖維素酯短纖維的片狀過濾材料纏繞成棒狀而制備濾嘴，較早地提出利用短纖維材料作為濾材的想法，并證明了較醋酸纖維和丙纖材料制成的濾嘴過濾效果好，較木漿制成的皺紋紙濾嘴芳香和可口性損失小。日本一家公司目前已生產出由木漿加粘合劑制成無紡布經壓片后纏繞的濾嘴，并證明了木漿材料在作為濾材時獨特的降焦降害效果。由美國人申請的專利90104165也提出了在無紡纖維織物中添加有效量的天然纖維素纖維(包括木漿纖維)，以增加過濾效果。因此采用短纖維(進而采用天然植物纖維，再進而采用木漿纖維)替代醋酸纖維和丙纖材料可以增加過濾效果已得到廣泛認可。但上述技術都存在一個目前無法逾越的難題，也是長期未得到解決的難題。短纖維特別是木漿纖維抗拉性能極差，無法使用現有的嘴棒成型機，只是部分添加一些木漿纖維，或者是先制成皺紋紙，再卷成嘴棒。這樣就存在一些問題1、濾材與煙氣接觸面積大大降低，過濾效果差。2、煙氣在濾嘴中的行程短，過濾效果差。3、暴露出來的對吸附作用明顯的特別的羥基數量減少，對焦油和有害物質的吸附效果差。4、不能直接成型為嘴棒，工藝復雜，成本增加。5、濾材中不能完全使用木漿纖維，需要添加粘合劑或成型材料，可能造成吸阻增加，吸附過濾效果降低。
中國加入WTO后，直接面對國際煙草業的準入要求，尤其是中國加入《煙草控制框架公約》，必需按照一定的時間表大幅度降低單支香煙中焦油和有害物質的吸入量。為此，國家煙草局和各省局都多次下文，明確提出了降焦降害的要求和時間表，造成各煙草生產廠家面臨巨大的生存壓力。無論是采用雙重濾棒、三重濾棒、加長濾嘴、透氣濾嘴、生物濾嘴，還是采用更先進的膨化工藝、煙草培育技術、煙絲選料工藝，都在力求找到合理的降焦降害方法。但到目前為止，中式卷煙還沒有任何一種方法可以有效明顯地達到《框架公約》的最終要求。
發明內容
在以上背景技術分析的基礎上。我們提出能不能將短纖維(進而是天然植物纖維，再進而是木漿纖維，再進而是木漿短毛絨纖維)直接成型為過濾嘴棒，從而解決長期以來困繞煙草行業的難題，并達到突出的顯著的降焦減害效果。為此，發明人提出一種高效降焦減害嘴棒，它的棒芯是由短纖維材料制成，進而由天然植物纖維，再進而是木漿纖維，再進而是木漿短毛絨制成。該嘴棒可以采用復合嘴棒，即在木漿材料的棒芯外端還可以設置有醋酸纖維或丙纖材料制成的復合棒芯；還可以在木漿材料的棒芯外層包裹硬質成型紙，其外端空置；或在普通成型紙內、木漿棒芯的外端設置空芯筒，以形成空芯復合嘴棒；還可以采用前為醋酸纖維或丙纖材料棒芯，中為木漿材料棒芯，外為醋酸纖維或丙纖材料棒芯的三重復合嘴棒。
為了實現木漿纖維嘴棒的成型，發明人提出一整套成型設備，包括木漿嘴棒濾材粉碎裝置，負壓吸附成捻裝置，被動輸運成條裝置，以實現與現有嘴棒成型機的對接。其中木漿嘴棒濾材粉碎裝置是在機架上設置有擔料轉軸，擔料轉軸用以支撐木漿料磙中間的紙筒，擔料轉軸可以是一根通體軸，也可以僅是設置在機架兩端對應的兩個軸伸；在機架的前端設置有料帶壓磙，料帶壓磙上設有壓紋，用于通過其磨擦滾動，帶動料磙上的料帶向前送料并轉動料磙；在料帶壓磙的后程設置有粉碎機，粉碎機具有機殼、粉碎室和粉碎盤軸，機殼上開設有進料口和出料口，出料口用于和輸料管道連通；粉碎盤軸可以采用豎直方向設置的粉碎盤，盤上面對進料口方向插設一根根粉碎針；也可以采用橫向設置的粉碎滾筒，粉碎滾筒上插設一根根粉碎針；料帶壓磙通過變速箱與電動機連動；粉碎盤軸與電動機連動。其中負壓吸附成捻裝置是在機架上設置有密閉的成型室，成型室內設置有成型轉盤，成型室殼體開設有進料口和出料口，進料口與輸料管道連通；成型轉盤中空，通過隔板分為負壓室和常壓室兩個腔，負壓室通過氣管與空氣抽壓機氣動連通；成型室內相對于進料口一側為負壓室，相對于出料口一側為常壓室；隔板相對于機架位置固定；成型轉盤的周側中部開設有成型槽，成型槽與中空的成型轉盤內腔之間襯設有透氣網，透氣網與成型槽組成截面呈半圓型的槽道；成型室內設有整形刷，整形刷通過轉軸設置在機架上；整形刷周側逢中的刷毛凹陷成半圓凹道；整形刷上的凹道與成型轉盤上的槽道相對；在整形刷相鄰位置的機殼上開設有回料口，連通回料管；在常壓室和出料口的后程設置有接料平臺，接料平臺中空，其上開設有負壓吸附孔，接料平臺上覆襯有接料用傳動網帶，傳動網帶纏繞接料平臺、主動輪和過橋輪轉動。其中被動輸運成條裝置是在機架上設置有整型槍和成型槍，整型槍固定在整型臺上，整型槍由底板和蓋板組成，底板上面和蓋板下面分別開設有半圓槽，兩個半圓槽組成槍筒，槍筒的進料口呈喇叭口狀；槍筒內設置有卷包輸送帶，輸送帶纏繞整形臺、槍筒、主動輪和脹緊輪轉動；整形槍的后程為成型槍，成型槍固定在成型臺上，成型槍具有與整型槍相同構造的底板、蓋板、槍筒、進料口、輸送帶、主動輪和脹緊輪；成型槍中至少出料口的口經與標準嘴棒棒芯口經一致。
由于本發明采用了上述技術方案，使得煙氣在通過濾嘴時接觸面積大，行程遠，時間長，再加上木漿纖維獨特的強烈的過濾吸附能力，可以大幅度地降低單支香煙的焦油和其它有害物質的吸入量。通過醋酸嘴棒與該嘴棒卷制同一牌號香煙的對比試驗，在相同條件下進行煙氣分析(總粒物則采用自動吸煙機——玻璃纖維濾片法，煙堿、水分測定采用氣相色譜法)，醋酸嘴棒卷煙焦油17mg/支，新型濾嘴卷煙8mg/支，新型復合嘴(醋酸+新型濾嘴＝10+10mm)卷煙11mg/支。同時新型濾嘴卷煙中甲基亞硝胺基降低33％，苯并比降低15.9％，充分證明了該技術的獨創性、有效性和科學性。本發明通過大膽設想和科學實踐，解決了長期以來不能解決的短纖維濾嘴成型難題，同以往技術相比，具有突出的特點和顯著的進步。本發明生產設備更具有獨創性，徹底地摒棄了人們對絲束成型技術的傳統思維模式，通過先將木漿粉碎，進而吸附梳理成捻，再進而卷包束壓成條，最終形成可以直接進入現有嘴棒成型機(例如33機或KDF-2機)的原料束。本發明濾嘴和生產設備屬于國際首創。
為了進一步了解本發明及本發明生產設備具體技術特性，下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
圖1，表示本發明濾嘴單一材料結構示意2，表示本發明濾嘴復合嘴棒結構示意3，表示本發明濾嘴三重復合嘴棒結構示意4，表示本發明空芯嘴棒結構示意5，表示本發明高效降焦減害嘴棒生產設備的總裝結構示意6，表示本發明設備中木漿嘴棒濾材粉碎裝置總裝結構示意7，表示本發明設備中負壓吸附成捻裝置總裝結構示意8，表示本發明設備中被動輸運成條裝置總裝結構示意圖如圖1所示，本發明高效降焦減害嘴棒具有成型紙1和棒芯2，它的主要特點是棒芯2由短纖維材料制成，這種短纖維嘴棒的成型不需要粘合劑或其它成型材料或附著載體；該短纖維可以是天然植物纖維，包括棉、麻、竹、木、草等植物纖維；該天然植物纖維可以是木漿纖維；該木漿纖維可以是木漿短毛絨纖維。如圖2所示，該嘴棒為復合嘴棒，在棒芯2的外端，即吸食端設置有醋酸纖維或丙纖材料制成的復合棒芯3，這種設計可以滿足人們的吸食習慣，同時當木漿纖維的切面沒有醋酸嘴棒光滑時，該設計可以改善其外觀。如圖3所示，該嘴棒為空芯嘴棒，即在棒芯2的外端設置有硬質空芯筒4，該設計使得木漿棒芯的外切面不至于暴露出來，當其外切面不夠光滑時，可以達到改善外觀節省成本的目的。該空芯嘴棒也可以采用在棒芯2外層包裹硬質成型紙、其外端空置的形式實現。如圖4所示，該嘴棒為三重嘴棒，即前端為醋酸纖維或丙纖材料棒芯5，中間為木漿棒芯2，外端為醋酸纖維或丙纖材料棒芯5。
如圖5所示，本發明高效降焦嘴棒生產設備分為三部分，分別是木漿嘴棒濾材粉碎裝置I、負壓吸附成捻裝置п、被動輸運成條裝置ш，具體結構如下如圖6所示，本發明生產設備中木漿嘴棒濾材粉碎裝置I具有機架、機架上設置有擔料轉軸6、擔料轉軸6可以是一根通體軸，也可以僅是設置在機架兩端對應的兩個軸伸，擔料轉軸6可以通過分體的一根橫軸擔設在機架兩側的半開放軸承上來實現，橫軸用于插設在料磙中間的成型紙筒內，該成型紙筒可以利用全處理絨毛漿，長度平均纖維長(毫米)2.7，重量平均纖維長(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，纖維化程度(％)100，吸液時間(秒/克)1.5，吸液能力(克/克)9.8。在機架的前端設置有一根料帶壓磙7、料帶壓磙7上刻設有壓紋，其下部設置有對壓平臺或對壓轉軸8，通過料帶壓磙7對壓轉動，摩擦帶動料帶向前送料并轉動料磙；在料帶壓磙7的后程設置有粉碎機9，粉碎機9具有機殼10、粉碎機室11、和粉碎盤軸12、機殼10上設有進料口13和出料口14，出料口14用于和輸料管道15連通。輸料管道15可以采用負壓氣動輸送，實現將分離后的木漿短毛絨送入下一級的木漿濾材嘴棒負壓吸附成捻裝置。
如圖7所示，本發明負壓吸附成捻裝置具有機架16，在機架16上設置有密閉的成型室17，成型室17內設置п有成型轉盤18；成型室17的殼體上開設有進料口19和出料口20，進料口19與輸料管道21連通，輸料管道21與上一級的木漿嘴棒濾材粉碎裝置的出料口連通。成型轉盤18中部設置轉軸。成型轉盤18為一中空的圓盤，該圓盤豎向設置，可以由固定的內側面和可轉動的外側面及周側面組合而成。成型轉盤18通過隔板分隔為負壓室和常壓室兩個腔，負壓室通過氣管與空氣抽壓機氣動連通。其中相對于進料口19的一側為負壓室，相對于出料口20的一側為常壓室；隔板相對于機架位置固定，可以與成型轉盤內腔的內側面固定連接。成型轉盤18的周側中部開設有成型槽，成型槽與中空的成型轉盤18內腔之間襯設有透氣網，透氣網與成型槽組成了橫截面呈半圓型的吸附槽道。成型室17內還設置有整形刷22，整形刷22通過轉軸設置在機架上；整形刷22周側逢中的刷毛凹陷成半圓凹道，該凹道與成型轉盤22上的槽道相對。木漿纖維短毛絨進入成型室以后，被均勻地吸附在半圓槽道內；隨著成型轉盤18的轉動當槽道外的纖維絨接觸到整形刷18時，被高速旋轉的刷毛梳理成半圓型，多余的絨毛被刷離。因此，在整形刷22相鄰位置的機殼上開設有回料口23，連通回料管24。在出料口20外的機架16上還設置一個變向轉盤25，其旋轉方向與成型轉盤18相反變向轉盤25內部中空，周側開設通氣口，通氣口外覆設透氣網，其結構與成型轉盤18相同，同樣分為負壓室和常壓室，其負壓室與成型轉盤的常壓室相對，其常壓室下部設置有接料平臺26。接料平臺26內部中空，其上面開設有負壓吸附孔，接料平臺26上覆襯有接料并傳運物料的傳動網帶27，傳動網帶27纏繞接料平臺26、主動輪28、過橋輪29轉動。成型轉盤18、變向轉盤25和接料平臺26的負壓內腔分別通過氣管與空氣抽壓機氣動連通。
為了使從成型轉盤18上下來的絨捻保持原有形狀，變向轉盤25上的槽道橫截面可設置為半圓形；傳動網帶27下部的接料平臺26(即上臺面)上可設置凹道，以迫使傳動網帶在這一部分的截面被變形為半圓形。
通過本裝置木漿短毛絨纖維將被吸附，梳理成連續一體的類似以往農村紡棉花的花捻形狀(當然花捻是長纖維的)，并被傳接、輸運，將由傳動網帶送入下一級的木漿濾材嘴棒被動輸運成條裝置的輸運帶上。
如圖8所示，本發明生產設備中被動輸運成條裝置Ш具有機架30，在機架30上設置有整形槍31和成型槍32，整形槍31固定在整形臺33上。整形槍31由底板34和蓋板35組成，底板34通過銷釘固定在整形臺33上，蓋板35通過可調壓爪36固定在底板34上。底板34的上端面和蓋板35的下端面分別開設有半圓槽，兩個半圓槽組合成槍筒，槍筒的進料口37呈喇叭口狀，方便絨捻進入，不至于使絨捻滯留。槍筒內設置有卷包輸送帶38，輸送帶38在進入槍筒后被卷包成基本的圓筒形狀，將絨捻包裹起來，一方面擠壓成條，一方面帶動其前行。輸送帶38纏繞整形臺33、槍筒、主動輪39和脹緊輪40轉動。整形槍31的后程為成型槍32。成型槍32固定在成型臺41上，具有與整形槍31相同構造的底板42、蓋板43、槍筒、進料口、輸送帶44、主動輪45和脹緊輪46，所不同的是槍筒包卷下的輸送帶的內徑可能更接近于標準濾嘴棒芯的口徑。
絨捻的被動輸送過程是先落入整形臺33上的輸送帶38，隨著輸送帶38轉動進入喇叭口狀的進料口37，輸送帶38受槍筒限制被包卷成筒形，絨捻在這一過程被包卷輸運，漸進地束壓成條，自出料口落入成形臺41上的輸送帶44。再進一步被包卷擠壓成條直至出料口，為下一步工序——嘴棒成型機提供達標口徑的絲束條，進行包裹成型紙及封膠工藝，進而切段成嘴棒。
權利要求
1.一種高效降焦減害嘴棒，具有成型紙和棒芯，其特征在于棒芯由短纖維材料制成。
2.如權利要求1所述的一種高效降焦減害嘴棒，其特征在于所述短纖維材料是天然植物纖維。
3.如權利要求2所述的一種高效降焦減害嘴棒，其特征在于所述天然植物纖維是木漿纖維。
4.如權利要求3所述的一種高效降焦減害嘴棒，其特征在于所述木漿纖維是木漿短毛絨纖維。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種高效降焦減害嘴棒，其特征在于嘴棒采用復合嘴棒，即在木漿材料的棒芯外端設置有醋酸纖維或丙纖材料制成的復合棒芯。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種高效降焦減害嘴棒，其特征在于在木漿材料的棒芯外層包裹硬質成型紙，其外端空置；或在普通成型紙內、木漿棒芯的外端設置空芯筒，以形成空芯復合嘴。
7.如權利要求1或2或3或4所述的一種高效降焦減害嘴棒，其特征在于嘴棒采用前為醋酸纖維或丙纖材料棒芯，中為木漿材料棒芯，外為醋酸纖維或丙纖材料棒芯的三重復合嘴棒。
8.一種高效降焦減害嘴棒生產設備，其特征在于包括木漿嘴棒濾材粉碎裝置，負壓吸附成捻裝置，被動輸運成條裝置，其中木漿嘴棒濾材粉碎裝置，具有機架，在機架上設置有擔料轉軸，在機架的前端設置有料帶壓磙，在料帶壓磙的后程設置有粉碎機，粉碎機具有機殼、粉碎室和粉碎盤軸，機殼上開設有進料口和出料口；其中負壓吸附成捻裝置具有機架，在機架上設置有密閉的成型室，成型室內設置有成型轉盤，成型室殼體開設有進料口和出料口，進料口與輸料管道連通；成型轉盤中空，通過隔板分為負壓室和常壓室兩個腔，負壓室通過氣管與空氣抽壓機氣動連通；成型室內相對于進料口一側為負壓室，相對于出料口一側為常壓室；隔板相對于機架位置固定；成型轉盤的周側中部開設有成型槽，成型槽與中空的成型轉盤內腔之間襯設有透氣網，機殼上開設有回料口，連通回料管；在常壓室和出料口的后程設置有接料平臺，接料平臺中空，其上開設有負壓吸附孔，接料平臺上覆襯有接料用傳動網帶，傳動網帶纏繞接料平臺、主動輪和過橋輪轉動；其中被動輸運成條裝置具有機架，在機架上設置有整形槍和成型槍，整形槍固定在整形臺上，整形槍由底板和蓋板組成，底板通過銷釘固定在整形臺上，底板的上端面和蓋板的下端面分別開設有半圓槽，兩個半圓槽組合成槍筒，槍筒的進料口呈喇叭口狀，槍筒內設置有卷包輸送帶，輸送帶纏繞整形臺、槍筒、主動輪和脹緊輪轉動；整形槍的后程為成型槍，成型槍固定在成型臺上，具有與整形槍相同構造的底板、蓋板、槍筒、進料口、輸送帶、主動輪和脹緊輪。
9.如權利要求8所述的一種高效降焦減害嘴棒生產設備，其特征在于其中所述粉碎裝置擔料轉軸是一根通體軸，料帶壓磙上設有壓紋，粉碎盤軸采用豎直方向設置的粉碎盤，盤上面對進料口方向插設一根根粉碎針；其中所述負壓吸附成捻裝置在轉動網帶與出料口之間設置有變向轉盤，變向轉盤中空，周側設置有槽道和透氣網，其內部分為負壓室和常壓室，其負壓室與成型轉盤的常壓室相對，其常壓室與接料平臺的吸附孔相對；變向轉盤與成型轉盤的旋轉方向相反；其中所述被動輸運成條裝置成型槍的槍筒包卷下的輸送帶的內徑接近于標準濾嘴棒芯的口徑。
10.如權利要求8所述的一種高效降焦減害嘴棒生產設備，其特征在于其中所述粉碎裝置擔料轉軸僅是設置在機架兩端對應的兩個軸伸，粉碎盤軸可以采用橫向設置的粉碎滾筒，粉碎滾筒上插設一根根粉碎針，料帶壓磙通過變速箱與電動機連動；粉碎盤軸與電動機連動；其中所述負壓吸附成捻裝置透氣網與成型槽組成截面呈半圓型的槽道，成型室內設有整形刷，整形刷通過轉軸設置在機架上，整形刷周側逢中的刷毛凹陷成半圓凹道；整形刷上的凹道與成型轉盤上的槽道相對，成型轉盤、變向轉盤和接料平臺的內腔分別通過氣管與空氣抽壓機氣動連接；其中所述被動輸運成條裝置蓋板通過可調壓爪固定在底板上。
全文摘要
本發明屬于煙草技術領域，特別是一種可以高效降焦減害的嘴棒，本發明還涉及該種嘴棒的生產設備。它的主要特點是棒芯由短纖維材料制成，進而由天然植物纖維，再進而是木漿纖維，再進而是木漿短毛絨制成。該嘴棒可以采用復合嘴棒，還可以采用空芯復合嘴棒；還可以采用三重復合嘴棒。為了實現木漿纖維嘴棒的成型，發明人提出一整套成型設備，包括木漿嘴棒濾材粉碎裝置，負壓吸附成捻裝置，被動輸運成條裝置，以實現與現有嘴棒成型機的對接。由于本發明采用了上述技術方案，使得煙氣在通過濾嘴時接觸面積大，行程遠，時間長，再加上木漿纖維獨特的強烈的過濾吸附能力，可以大幅度地降低單支香煙的焦油和其它有害物質的吸入量。本發明生產設備通過先將木漿粉碎，進而吸附梳理成捻，再進而卷包束壓成條，最終形成可以直接進入現有嘴棒成型機的原料束。
文檔編號A24D3/00GK1830340SQ200510017410
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月11日 優先權日2005年3月11日
發明者吳晨曉, 牛學東, 朱蘭光, 沈志鑫, 李民, 熊麗, 杜建平 申請人:吳晨曉