一種纖維素紙中定位添加減害功能材料的溝槽濾嘴及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種在纖維素紙中定位添加減害功能材料的溝槽濾嘴及其制備方法 和應用，屬于卷煙濾材領域。
【背景技術】
[0002] 隨著世界反煙運動的日益高漲和消費者對吸煙與健康關注的普遍增強，市場對 卷煙的要求越來越高，煙草業面臨的壓力越來越大。近年來，一些國家已要求標出和降低 Hoffmann名單中所列的有害物質，促使卷煙生產企業在降低卷煙焦油釋放量的同時，更要 嚴格控制卷煙煙氣中主要有害成分的釋放量。中國在加入《煙草框架公約》后，國家煙草專 賣局對國內卷煙生產企業提出了明確的減害降焦要求。在降焦同時，更嚴格控制卷煙主流 煙氣中有害成分的釋放量。卷煙主流煙氣中HCN、苯酚和巴豆醛是三種典型的煙氣有害成 分，亦在行業主流煙氣七種有害成分的名單里。醛類化合物是纖毛的毒素，與卷煙煙氣氰 化氫及氨一起吸入后，抑制肺排泄物的清除，從而導致肺部疾病。醛類化合物化合物主要包 括甲醛、乙醛、丙醛、丙酮、丙烯醛、丁醛、丁酮、巴豆醛等。苯酚可以通過與皮膚、粘膜的接觸 直接進入血液循環，致使蛋白質變性、細胞破壞并失去活力。近年來，國內外在降低卷煙煙 氣中有害成分釋放量方面開展了一些研宄，主要采用生物添加劑和化學添加劑，如分子篩、 多孔樹脂等。但上述材料有些價格昂貴，或因有些技術減害效果不甚明顯、實驗結果重現性 差，推廣價值不高，或者是工業批量生產難度較大等原因，未能得到廣泛應用。如何采用有 效的減害手段，在降低卷煙煙氣有害成分釋放量的同時，最大程度減少卷煙煙氣中香味成 分的損失，提高卷煙的吸食安全性，這是煙草行業目前所面臨的重要課題。
[0003] 濾棒設計是卷煙減害的關鍵設計環節，可通過濾嘴構成要素變化、溝槽設計、成形 紙設計等有效地實現主流煙氣氣溶膠中有害物質的吸入量調控，成為目前各卷煙企業實現 "減害"的有效途徑，也是各企業技術創新的突破口。溝槽濾棒是由特殊結構的溝槽純纖維 素紙起槽后與濾棒成形紙復合包裹醋酸纖維絲束濾芯制成。在溝槽濾棒中，純纖維素紙不 僅具有與醋酸纖維絲束相似的對煙氣粒相物的機械截留作用，而且其截留效率遠高于醋酸 纖維絲束。同時，由于在純纖維素紙上制成的特殊壓紋溝槽擴大了其比表面積，改變了卷煙 煙氣在溝槽濾嘴中的行進路線，提高了煙氣粒相物在溝槽濾嘴中的慣性碰撞和擴散沉積， 因此對煙氣粒相物具有更好的過濾效果，在煙草行業特別是高檔卷煙有著廣泛的應用前 景，但對煙氣有害成分如苯酚、HCN、巴豆醛的降低效果不明顯。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中減害功能濾嘴存在的缺陷，本發明的目的是在于提供一種在纖維 素紙上定位添加功能材料可有效選擇性降低主流煙氣中包括HCN、苯酚和巴豆醛在內的有 害物質，且不影響卷煙吸食品質的溝槽濾嘴。
[0005] 針對現有技術中具有減害功能濾嘴的制備方法存在的缺陷，本發明的另一個目的 是在于提供一種基于改進的濾嘴成型裝置實現在纖維素紙上在線定位添加功能材料一次 成型制備具有減害功能的卷煙濾嘴的方法，該方法對濾棒成型裝置進行簡單改進即實現功 能材料在纖維素紙上的在線定位添加，功能溝槽濾嘴一次成型，成品率高，設備損耗小，大 大降低功能溝槽濾嘴生產成本，滿足工業生產的要求。
[0006] 本發明的第三個目的是提供一種所述溝槽濾嘴的應用，該功能型溝槽濾嘴能高效 降低卷煙主流煙氣中包括HCN、苯酚和巴豆醛在內有害成分的釋放量，并且不影響卷煙內在 吸食品質。
[0007] 本發明提供了一種纖維素紙中定位添加減害功能材料的溝槽濾嘴，該溝槽濾嘴靠 近煙絲端區域的纖維素紙上定位涂布有沒食子酸丙酯、三聚甘油單硬脂酸甘油酯、雙乙酰 酒石酸單雙甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、聚乙酸乙烯酯中的至少一種減害功能材料，溝槽濾嘴 靠近口腔端區域的纖維素紙上沒有涂布功能減害材料。
[0008] 優選的溝槽濾嘴中涂布了減害功能材料的纖維素紙區域與沒有涂布減害功能材 料的纖維素紙區域的長度比為18:10~23:5。
[0009] 優選的減害功能材料在纖維素紙上的添加量為2~6mg/支。
[0010] 本發明還提供了制備所述溝槽濾嘴的方法，該方法通過改進的濾棒成型機實現溝 槽濾嘴成型過程中在纖維素紙上在線定位涂布減害功能材料；所述的改進的濾棒成型機在 纖維素紙進入壓槽系統前的傳送線路中設置纖維素紙上膠系統和纖維素紙干燥系統，所述 的纖維素紙上膠系統包括上膠輥、涂膠輥和壓輥，上膠輥、涂膠輥和壓輥由下至上依次平行 接觸設置，涂膠輥的表面設有若干塊凸起的上膠塊；纖維素紙經傳送先進入纖維素紙上膠 系統，在纖維素紙上膠系統中，含有減害功能材料的溶液通過上膠輥轉移至涂膠輥，當纖維 素紙從涂膠輥和壓輥之間穿過時，在壓輥的壓力作用下涂膠輥表面的上膠塊將功能材料定 位涂布在纖維素紙上，涂布完成后，纖維素紙再依次進入纖維素紙干燥系統干燥、經溝槽軋 輥壓制溝槽，最后進入成型煙槍包裹絲束，并用成型紙包裹成型，經切割，得到減害功能溝 槽濾嘴。
[0011] 本發明的制備溝槽濾嘴的方法還包括以下優選方案：
[0012] 優選的方案中涂膠輥通過旋轉編碼器取溝槽軋輥信號，使涂膠輥和溝槽軋輥保持 同步運行狀態，使壓紋節距和涂布節距保持一致。纖維素紙在涂膠輥上涂布減害功能材料 的區域與溝槽軋輥壓紋區域在傳送過程中重合同步，即壓紋節距和涂布節距保持一致，不 產生累積偏移。
[0013] 優選的方案中上膠塊平行于涂膠輥軸心設置。
[0014] 進一步優選的方案中任意兩塊上膠塊的形狀大小相同，且任意兩塊相鄰的上膠塊 之間的間距相等。
[0015] 優選的方案中上膠塊本身的寬度與任意兩塊相鄰的上膠塊之間的間距比例為 18:10 ~23:5〇
[0016] 優選的方案中所述的含有減害功能材料的溶液為減害功能材料按質量比15~ 50:85~50溶于溶劑得到的混合溶液。
[0017] 進一步優選的方案中減害功能材料為沒食子酸丙酯、三聚甘油單硬脂酸甘油酯、 雙乙酰酒石酸單雙甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、聚乙酸乙烯酯中的至少一種。
[0018] 進一步優選的方案中溶劑根據減害功能材料的溶解性能相應選擇乙醇、水、丙二 醇、丙酮中的至少一種。溶劑最優選為乙醇。所述溶劑在纖維素紙干燥系統中烘干。
[0019] 優選的方案中含有降焦減害功能材料的溶液的制備：先選擇降焦減害功能材料， 再選擇能溶解該降焦減害功能材料的溶劑，加熱攪拌溶解，得到均勻的溶液。
[0020] 優選的方案中纖維素紙透氣度為500~lOOOcu，質量為80±2g/m2,縱向抗張能量 吸收彡150J/m2,水分質量含量為6.0±1.0%。
[0021] 優選的方案中纖維素紙干燥系統的干燥溫度為100~250°C。
[0022] 本發明還提供了所述的溝槽濾嘴的應用，將所述的溝槽濾棒應用于降低卷煙主流 煙氣中的有害成分。
[0023] 優選的應用方法中其它有害成分包括巴豆醛、苯酚和HCN在內。
[0024] 本發明的有益效果：本發明通過選擇幾種合適的可以通過溶液形式添加且具有減 害功能的材料，結合對濾棒成型機的改進，實現了在溝槽濾嘴成型過程中在纖維素紙上進 行減害功能材料的在線定位添加，使功能溝槽濾嘴的一次成型。本發明的技術方案相對現 有技術的優勢：1、制備的功能溝槽濾嘴具有優異的減害功能，且不影響卷煙吸食品質；基 于減害功能材料在纖維素紙上的定位涂布和特定的溝槽狀的特性，能有效截留煙氣中的有 害成分，與普通醋酸纖維溝槽濾嘴對照樣比，煙氣中巴豆醛顯著降低27%~41%，HCN顯著 降低41%~59%，苯酚顯著降低17%~30%，且對煙氣的吸食品質沒有明顯的負面影響。 2、功能材料定位添加在纖維素紙上，靠近煙民嘴吸食端為非功能材料涂布區，避免了功能 材料與嘴接觸，具有多元復合濾嘴的優勢，克服了以往添加吸附功能材料的濾棒必須要和 普通濾棒復合成二元濾嘴或三元濾嘴才能使用的缺陷。3、對濾棒成型機的改進，使功能材 料實現在線添加，功能溝槽濾嘴一次成型，工藝流程簡單化，克服了傳統的減害功能溝槽濾 嘴制備方法中的一些缺陷：傳統的減害功能溝槽濾嘴在纖維素紙上涂布添加劑需要另外單 獨的涂布工藝，不能實現功能材料定位添加，只能制備功能濾棒再與普通醋酸纖維濾棒制 成多元濾嘴復合使用，因而制備工藝復雜，流程長。與傳統的降焦減害功能濾嘴相比，傳統 功能濾嘴由于主要在絲束中添加固體吸附顆粒材料，固體顆粒容易從絲束上脫落，需要特 殊的復合機將其添加在絲束中，因而制備工藝復雜，流程長；成型后的濾棒在切割過程中， 會出現切刀容易磨損，且濾嘴成品合格率低，設備損耗大等問題。
【附圖說明】
[0025] 【圖1】為本發明改進的濾棒成型機簡圖；
[0026] 【圖2】為圖1中涂膠輥的截面放大圖；
[0027] 【圖3】為本發明實施例1制得溝槽濾嘴進一步切割成溝槽濾嘴的示意圖；
[0028] 其中，1為成型煙槍，2為溝槽軋輥，3為傳送輥，4為纖維素紙干燥系統，5為纖維素 紙上膠系統，6為上膠輥，7為涂膠輥，8為壓輥，9為纖維素紙，10為凸起的上膠塊；11為絲 束，12為增塑劑施加裝置，13為開松裝置；a為水松紙，b為成型紙，c為成型濾嘴中的纖維 素紙，d為成型濾嘴中的絲束，e為涂布的減害功能材料層。
【具體實施方式】
[0029] 以下實施例是對本
【發明內容】
的進一步說明，而不是限制本發明的保護范圍。
[0030] 本發明改進的濾棒成型機如圖1和圖2所示，濾棒成型機包括成型煙槍、上膠系統 和加熱干燥系統，還包括纖維素紙壓槽系統和絲束處理系統（包括增塑劑施加裝置和開松 裝置），主要的改進是在纖維素紙進入壓槽系統的傳送路線上設置纖維素紙上膠系統和纖 維素紙干燥系統，纖維素紙上膠系統包括上膠輥、涂膠輥和壓輥，上膠輥、涂膠輥和壓輥由 下至上依次平行接觸設置，涂膠輥的表面設有若干塊形狀大小相同凸起的上膠塊；上膠塊 平行于涂膠輥軸心設置，任意兩塊相鄰的上膠塊之間的間距相等，且上膠塊本身的寬度與 任意兩塊相鄰的上膠塊之間的間距比例為18:10~23:5。進行生產時