專利名稱：煙斗式煙具有減害降焦留香功能的新方法
技術領域：
本發(fā)明屬于煙草化學減害降焦保香吃味技術領域。
背景技術：
至今，特別是近二三十年來人們提出了許多煙斗或煙嘴煙具，然而，沒有一種使煙斗或煙嘴煙具能明確地具有選擇性降低煙氣中焦油、CO、煙堿、NO、稠環(huán)芳烴、煙堿、亞硝基、自由基、揮發(fā)性腈類、酚類對人體有害的物質并保留煙氣香吃味成分吡啶類、醇類和酯類物質，使煙氣中的有害成分較大幅度降低而香吃味成分又能夠較小程度損失功能的方法。
例如蘭茲羅特(lanzillotti)等人提出的美國專利編號為4,347,855和伯內特(burnett)等人提出的美國專利編號為4,391,285所敘述的利用含有產生煙的材料的壓制煙草的煙斗式煙具，鄒開年提出的中國專利編號為CN97110419.0醫(yī)療衛(wèi)生煙斗，是將普通香煙過濾嘴材料浸泡甘草汁、黃芩汁、風油精、食鹽混合藥液后晾干制得裝在解毒過濾芯。迪特爾·邁爾和漢斯—彼得·布勞恩提出的中國專利編號CN00102706.9過濾器的過濾介質由大理石、活性炭、多細孔粘土或沸石材料中的至少三種材料組成。斯坦納(steiner)在美國專利編號為4474191上所述的包括煙斗實施例的“吸煙裝置”，含有一進氣管道，它通過防火壁將燃燒室隔離，在斯坦納裝置里，燃料與產生煙的材料分離。加里·羅杰·謝爾拉提出的中國專利編號CN87191954A涉及一種煙斗，它在正常使用期間能產生大量的煙，沒有顯著的煙的熱量損失和不存在實質上的高溫分解物或未完全燃燒的產物。
盡管經歷數十年的努力，市場上仍然沒有被消費者所接受的煙斗式煙具能擁有選擇性降低煙氣中焦油含量與有害成分并保留煙氣香吃味成分的功效。
由此可見，尋求煙斗式煙具能解決選擇性降低卷煙焦油含量與卷煙煙氣中有害成分并保留煙氣香味成分的新方法具有實際意義。

發(fā)明內容
能使煙斗式煙具獲得減害降焦留香功能的方法包括(1)一短的即小于40毫米可更換的過濾裝置，該裝置里面既可全部裝有纖維狀選擇性吸附分離材料，也可裝有大部分是纖維狀選擇性吸附分離材料和少量其他過濾材料構成，如醋酸纖維或聚丙烯纖維加顆?；钚蕴?、加香及各種添加物系列產品，和(2)能夾緊過濾裝置的裝置。在推薦的實施例中，過濾裝置安裝在煙斗柄部，纖維狀選擇性吸附分離材料為離子交換纖維。
本發(fā)明的方法能使煙斗式煙具特別好一是選擇了纖維狀選擇性吸附分離材料，該纖維狀選擇性吸附分離材料裝在可更換的過濾裝置里，并且便于取出和裝進，如離子交換纖維，其再生也容易徹底；二是本發(fā)明的過濾裝置能使到吸煙者口里的煙氣順暢地全部通過纖維狀選擇性吸附分離材料，使煙氣的焦油、CO、煙堿、NO、稠環(huán)芳烴、煙堿、亞硝基、自由基、揮發(fā)性腈類、酚類等多種對人體有害的物質吸附在纖維狀選擇性吸附分離材料上，使到達吸煙者口中的煙氣中的有害成分較大幅度降低而香吃味成分又能夠較小程度損失。
本發(fā)明方法的煙斗式煙具的夾緊裝置包括適合容納過濾裝置兩端的并與煙斗柄煙氣通道同軸同孔徑的可更換零件，這樣煙氣可以自由地經過過濾裝置的纖維狀選擇性吸附分離材料，經減害降焦的煙氣輸給吸煙者，并且煙氣中的香吃味成分很少受到損失。尤其是用于本發(fā)明方法的煙斗式煙具的夾緊裝置連接一排出裝置，廢的過濾裝置可以很容易的從煙斗柄部取出和很容易地安裝上。
尤其是，本發(fā)明推薦實施例的纖維狀選擇性吸附分離材料其一是通過聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴、碳纖維、活性碳纖維或半碳化纖維纖維上引進弱酸、弱堿、強堿、強酸或酸堿兩性功能基團而制成；其二是含有酯基類、酰胺、亞砜、腈、吡啶基或氨基基團的多孔性纖維狀吸附材料，以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴纖維為基體經聚合反應或交聯(lián)反應而制成；其三是以粘膠基或酚醛基或聚氯乙烯基或聚乙烯醇基或聚酰亞胺基或聚苯乙烯基或天然膠基或瀝青基或聚丙烯腈基纖維被用作前驅體，熱解并經活化而制成的活性碳纖維。這些纖維狀的直徑0.1-50μm的線性高聚物，具有物理吸附和化學吸附的多種優(yōu)越性能，具有很大的比表面積，其特殊的纖維狀物理形態(tài)使其與煙氣具有較大的接觸面積和較小的阻力，特別是其骨架結構和引入交換基團都可以控制調節(jié)并進行選擇，因而顯示出高的吸附容量、快的吸附速度和高的選擇性的特點，并且再生容易和徹底。纖維狀選擇性吸附分離材料具有一定的機械強度，耐酸堿、耐溶劑、耐熱，可織成束、紙、布、氈、網等多種形式，滿足各種煙斗過濾裝置工藝對強度、充填密度、形態(tài)尺寸的不同要求。因此，本發(fā)明方法使煙斗式煙具充分利用纖維狀選擇性吸附分離材料從根本上解決選擇性降低煙氣焦油含量與有害成分并保留煙氣香吃味成分，大大有益于吸煙者的身體健康。
除了上述的好處，本發(fā)明推薦的煙斗式煙具過濾裝置的里的纖維狀選擇性吸附分離材料其吸氣阻力小于國家規(guī)定標準51.94Pa，可方便的再生，能重復使用，無二次污染。本發(fā)明的煙斗抽吸煙絲、碎煙葉和卷煙都適合，不影響對煙氣減害降焦留香根本效果。
這里所用的，而且也是本申請的目的之一，煙斗式煙具利用的纖維狀選擇性吸附分離材料可選自離子交換纖維、鰲合纖維、氧化還原纖維、活性碳纖維、極性纖維、非極性纖維等，由于這樣限定，各材料具備的結構特征分述如下(1)離子交換纖維離子交換纖維是以纖維材料為基體，通過接枝，引入交換基團而制成的直徑2～50μm的高聚物。離子交換纖維的結構由基體纖維和交換基團兩部分組成，基體纖維包括聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴、碳纖維、活性碳纖維或半碳化纖維，交換基團有磺酸基、磷酸基、羧酸基、季銨鹽基、氨基、吡啶基、咪唑基、羧基—吡啶基或羧基—咪唑基。根據工藝反應特征，參照文獻《功能高分子材料》(化學工業(yè)出版社，2000年7月第一版)離子交換纖維制備方法可分為有機纖維直接功能化法(利用有機纖維本身存在的易反應基團直接或經過簡單預處理后與含離子交換功能團的小分子進行反應，從而得到離子交換纖維)、有機纖維接枝功能化法(以天然或合成有機纖維為基體，通過化學或物理的方法引發(fā)大分子自由基與含有離子交換基團的烯類單體接枝共聚，或與含有反應性基團的烯類單體接枝共聚，然后進一步功能化，從而得到離子交換纖維)、共混或共聚物成纖功能化法(一種是將離子交換劑分散到紡絲液中，或將小于100μm的離子交換樹脂微粒分散于可成纖的聚合物及低沸點的溶劑中再制成纖維。另一種是將兩種高聚物混合紡絲，再共混處理制得離子交換纖維)。
(2)極性纖維是含有酯基類、酰胺、亞砜、腈、吡啶基、氨基等基團的多孔性纖維狀吸附材料，以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴纖維為基體經聚合反應或交聯(lián)反應而制成。
(3)非極性纖維是在分子水平上不存在正負電荷相對集中的極性基團的多孔性纖維狀吸附材料，以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴纖維為基體經聚合反應或交聯(lián)反應而制成。
(4)活性碳纖維(Activated Carbon fiber，ACF)是有機纖維經高溫碳化活化制備而成的一種多孔性纖維狀吸附材料。活性碳纖維以粘膠基或酚醛基或聚氯乙烯基或PVA基或聚酰亞胺基或聚苯乙烯基或天然膠基或瀝青基或PAN基或天然植物纖維基物被用作前驅體，熱解并經活化而制成活性碳纖維，以及空心ACF、ACF紙等特殊結構的活性碳纖維。
(5)螯合纖維是一類能與金屬離子形成多配位絡合物的纖維狀吸附功能材料，其功能基中存在著具有未成鍵孤電子的N、O、S、P等原子，這些原于能以一對孤電子與金屬形成配位鍵，構成與小分子螯合纖維物相類似的穩(wěn)定結構。包括偕胺虧基纖維、二胺基或醇胺基螯合纖維、異硫脲基螯合纖維、硫脲基螯合纖維、巰基螯合纖維、磺酰氯基螯合纖維。
具體實施例方式
本發(fā)明推薦的煙斗式煙具有降焦減害留香功能的方法結合實施例附圖
給予詳盡描述如下附圖是根據本發(fā)明的具有斗部、柄部和可拆卸的過濾裝置的煙斗式煙具的示意圖，顯示了柄部的纖維狀選擇性吸附分離材料存放的過濾裝置和相關夾緊過濾裝置的裝置零件，說明了本發(fā)明的過濾裝置和相關夾緊過濾裝置的裝置零件的一種推薦的布置方法。
附圖所示的本發(fā)明的實施例，具有同普通煙斗相似的輪廓尺寸。它包括一普通的煙斗6，該煙斗包括一斗部7，一柄部8，一環(huán)形的相關夾緊過濾裝置的裝黃零件3和一可更換的過濾裝置1。過濾裝置1裝有聚丙烯基高選擇性吸附分離材料4。過濾裝置1安裝在煙斗柄部，使過濾裝置適用于任何普通的煙斗。
在附圖所示的實施例中，過濾裝置1長約25毫米，直徑同普通煙斗柄部的輪廓尺寸，近煙斗吸煙氣收集口5端約20毫米，裝有聚丙烯基高選擇性吸附分離材料4，也可裝有少量其他過濾材料醋酸纖維或聚丙烯纖維加顆粒活性炭產品。容器的兩端開口與柄部8里的通道2相通。相關夾緊過濾裝置的裝置零件3包括一種金屬彈簧和一插接零件，金屬彈簧長度約5毫米，直徑約2.5毫米，插接零件長度約10毫米，直徑約4.5毫米，其特點既便于與煙斗柄部和過濾裝置無縫連接，也便于利用彈簧伸縮的空間進行安裝和卸下過濾裝置。
在推薦的實施例里，例如圖示的實施例，過濾裝置放在近煙斗斗部端。通常，到煙斗斗部邊沿的距離約6毫米。這減少了由于煙氣高溫將會引起的令使用者感到不適的可能性。
本發(fā)明方法使這種具有降焦減害留香功能的煙斗產品至少可降低焦油含量30％以上，CO、NO、稠環(huán)芳烴、煙堿、亞硝基、自由基、揮發(fā)性腈類、酚類等多種對人體有害的物質可降低30％以上，煙氣中的總粒相物也大大下降，與此同時，保留原來煙氣物質60％以上。用這種降焦減害留香的煙斗產品吸煙和普通煙斗對同一種煙感官評吸對比，無產生異味或其他不良信息，其雜氣(包括很難克服的地方雜氣)、刺激都大大減少，余味改善，煙的香氣不但沒有減少，反而更加飽滿醇和，整體指標都得到改善。本發(fā)明推薦的煙斗過濾裝置的里的聚丙烯基高選擇性吸附分離材料其吸氣阻力小于51.94Pa，可方便的再生，能重復使用，無二次污染。
雖然這里沒有推薦，其它的纖維狀選擇性吸附分離材料也可以應用于過濾裝置，諸如其他種離子交換纖維、鰲合纖維、氧化還原纖維、活性碳纖維、極性纖維、非極性纖維等，只要它們能選擇性降低煙氣中焦油含量與有害成分并保留煙氣香吃味成分，使煙氣中的有害成分較大幅度降低而香吃味成分又能夠較小程度損失，正如上面討論過的那樣。
本發(fā)明，包括推薦的實施例在這里得到了詳細的描述。該實例有助于理解本發(fā)明，但不能理解為限制本發(fā)明。然而，應該明白對于那些精通本領域的人來說，根據本發(fā)明上述的構思，可以對本發(fā)明做出許多變化和/或改進，然而這仍在本發(fā)明所規(guī)定的權利要求范圍之內。
本發(fā)明使煙斗式煙具有降焦減害留香方法結合附圖給予詳盡描述如下附圖是根據本發(fā)明的具有斗部、柄部和可拆卸的過濾裝置的煙斗式煙具的示意圖，顯示了柄部的纖維狀選擇性吸附分離材料存放的過濾裝置和相關夾緊過濾裝置的裝置零件，說明了本發(fā)明的過濾裝置和相關夾緊過濾裝置的裝置零件的一種推薦的布置方法。
附圖所示的本發(fā)明的實施例，具有同普通煙斗相似的輪廓尺寸。它包括一普通的煙斗6，該煙斗包括一斗部7，一柄部8，一環(huán)形的相關夾緊過濾裝置的裝置零件3和一可更換的過濾裝置1。過濾裝置1裝有纖維狀選擇性吸附分離材料一聚丙烯基高選擇性吸附分離材料4。過濾裝置1安裝在煙斗柄部，使過濾裝置適用于任何普通的煙斗。
在附圖所示的實施例中，過濾裝置1長約25毫米，直徑同普通煙斗柄部的輪廓尺寸，近煙斗吸煙氣收集口5端約20毫米，裝有聚丙烯基高選擇性吸附分離材料4，也可裝有少量其他過濾材料構成，如醋酸纖維或聚丙烯纖維加顆?；钚蕴俊⒓酉慵案鞣N添加物系列產品。容器的兩端開口與柄部8里的通道2相通。相關夾緊過濾裝置的裝置零件3包括一種金屬彈簧和一插接零件，金屬彈簧長度約5毫米，直徑約2.5毫米，插接零件長度約10毫米，直徑約4.5毫米，其特點既便于與煙斗柄部和過濾裝置無縫連接，也便于利用彈簧伸縮的空間進行安裝和卸下過濾裝置。
在推薦的實施例里，例如圖示的實施例，過濾裝置放在近煙斗斗部端。通常，到煙斗斗部邊沿的距離約6毫米。這減少了由于煙氣高溫將會引起的令使用者感到不適的可能性。
權利要求
1.一種使煙斗式煙具有降焦減害留香功能的方法，具體內容包括(1)一可更換的過濾裝置，該裝置特征在于裝有選自離子交換纖維、鰲合纖維、氧化還原纖維、活性碳纖維、極性纖維、非極性纖維的纖維狀選擇性吸附分離材料，也可裝有少量其他過濾材料醋酸纖維或聚丙烯纖維加顆?；钚蕴炕蚣酉阄?。(2)一夾緊過濾裝置的裝置，便于與煙斗柄部和過濾裝置連接，也便于安裝和卸下過濾裝置。
2.根據權利要求1方法所述的煙斗式煙具，其特征在于，所述夾緊過濾裝置的裝置包括一種金屬彈簧和一插接零件，利用彈簧伸縮的空間進行安裝和卸下過濾裝置。
3.根據權利要求1的方法，其特征在于所述過濾裝置放在煙斗柄部的近斗部端。
4.根據權利要求1的方法，其特征在于所述過濾裝置裝有的纖維狀選擇性吸附分離材料其一是通過聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴、碳纖維、活性碳纖維或半碳化纖維纖維上引進弱酸、弱堿、強堿、強酸或酸堿兩性功能基團而制成；其二是含有酯基類、酰胺、亞砜、腈、吡啶基或氨基基團的多孔性纖維狀吸附材料，以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴纖維為基體經聚合反應或交聯(lián)反應而制成；其三是以粘膠基或酚醛基或聚氯乙烯基或聚乙烯醇基或聚酰亞胺基或聚苯乙烯基或天然膠基或瀝青基或聚丙烯腈基纖維被用作前驅體，熱解并經活化而制成的活性碳纖維。。
5.根據權利要求1的方法，其中所述應用選擇性吸附分離纖維狀材料選為離子交換纖維時，其特征在于離子交換纖維結構由基體纖維和交換基團兩部分組成，基體纖維選自聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴、碳纖維、活性碳纖維或半碳化纖維，交換基團選自磺酸基、磷酸基、羧酸基、季銨鹽基、氨基、吡啶基、咪唑基、羧基—吡啶基或羧基—咪唑基。
6.根據權利要求1的方法，其中所述應用選擇性吸附分離纖維狀材料選為極性纖維時，其特征在于含有酯基類、酰胺、亞砜、腈、吡啶基、氨基等基團的多孔性纖維狀吸附材料，以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴纖維為基體經聚合反應或交聯(lián)反應而制成。
7.根據權利要求1的方法，其中所述應用選擇性吸附分離纖維狀材料為非極性纖維時，其特征在于非極性纖維是在分子水平上不存在正負電荷相對集中的極性基團的多孔性纖維狀吸附材料，以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烴纖維為基體經聚合反應或交聯(lián)反應而制成。
8.根據權利要求1的方法，其中所述應用選擇性吸附分離纖維狀材料選為鰲合纖維時，其特征在于螯合纖維是一類能與金屬離子形成多配位絡合物的纖維狀吸附功能材料，其功能基中存在著具有未成鍵孤電子的N、O、S、P等原子，這些原于能以一對孤電子與金屬形成配位鍵，構成與小分子螯合纖維物相類似的穩(wěn)定結構，可選偕胺虧基纖維、二胺基或醇胺基螯合纖維、異硫脲基螯合纖維、硫脲基螯合纖維、巰基螯合纖維或磺酰氯基螯合纖維。
9.根據權利要求1的方法，其中所述應用選擇性吸附分離纖維狀材料為活性碳纖維時，其特征在于活性碳纖維(Activated Carbon Fiber，ACF)是以粘膠基或酚醛基或聚氯乙烯基或聚乙烯醇基或聚酰亞胺基或聚苯乙烯基或天然膠基或瀝青基或聚丙烯腈基或天然植物纖維基物被用作前驅體，熱解并經活化而制成活性碳纖維，以及空心ACF、ACF紙等特殊結構的活性碳纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及能使煙斗式煙具有減害降焦留香功能的方法，包括(1)一短的小于40毫米可更換的過濾裝置，該裝置特征在于里面既可全部裝有纖維狀選擇性吸附分離材料，也可裝有大部分是纖維狀選擇性吸附分離材料和少量其他過濾材料醋酸纖維或聚丙烯纖維加顆粒活性炭、加香添加物。和(2)能夾緊過濾裝置的煙斗式煙具。本發(fā)明方法使到達吸煙者口中的煙氣中的有害成分較大幅度降低而香吃味成分又能夠較小程度損失的功能，有益于人們身體健康。
文檔編號A24D3/06GK1919092SQ20061008742
公開日2007年2月28日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權日2006年6月9日
發(fā)明者胡秀峰, 霍曉暉, 徐建中, 師進輝, 周紹箕, 彭瑞一, 王寶地, 劉遠春, 肖者義, 任志強, 閆正, 范廣斌 申請人:河北大學, 張家口卷煙廠