專利名稱:用于控制香煙煙霧副產(chǎn)物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及煙霧濾咀(tobacco-smokefilters),其中包括呈開松纖維束、非織物帶、薄片或原纖薄膜形式的、壓緊的、含有聚烯烴纖維的基質(zhì)和一種或一種以上提高過濾效果的改良添加物;濾咀的制作方法及該煙霧濾咀作為香煙濾咀的用法。
術(shù)語“過濾基質(zhì)”和“基質(zhì)”指的是包括用于輸入制作壓緊過濾棒的常規(guī)設(shè)備的附屬裝置中的含纖維的過濾組份,該組份包括單獨(dú)的或結(jié)合使用的、呈開松纖維束、非織物帶、薄片或原纖薄膜或其它常用纖維狀過濾介質(zhì)形式的纖維。
由含有壓緊聚烯烴的基質(zhì)組成的以纖維為基礎(chǔ)的煙霧濾咀是眾所周知的,并用作為香煙濾咀已達(dá)多年。合成纖維組分,尤其聚烯烴類例如聚丙烯是合乎需要的,因為它們能容易地拉成很細(xì)并可提供兼有卷曲需要的強(qiáng)度和高速生產(chǎn)引起的拉力的高過濾效果。
但是聚烯烴纖維類也有通常的疏水和傾向于化學(xué)惰性的缺點(diǎn),然而大多數(shù)用來提高過濾效果的添加物例如不揮發(fā)的液體有機(jī)增塑劑(如甘油三醋酸酯、甘油二醋酸酯和檸檬酸)和潤滑劑(如香精、藥物和選擇性過濾劑類)傾向于親水并難以與包含疏水合成纖維的濾芯相容。
此外,當(dāng)進(jìn)料至濾咀棒制作設(shè)備時,含有聚烯烴的基質(zhì)傾向于在設(shè)備中的拉伸阻力和形成的濾咀組件硬度間具有有意義負(fù)相關(guān)性。
有時也難以避免用一般添加物浸漬過和在高速下進(jìn)入棒制作設(shè)備中的合成基質(zhì)的阻塞,尤其是在添加物分散在缺乏適當(dāng)潤滑性能的粘性載體中的時候。
因此,需要改良添加物,它們能提高過濾效果和含有壓緊的聚烯烴基質(zhì)的選擇性及避免配伍性問題和一般添加物的加工困難。
按照本發(fā)明,煙霧濾咀由含有單獨(dú)或結(jié)合使用的、以纖維束、非織物帶、薄片、原纖薄膜或其它纖維過濾基質(zhì)形式的壓緊和包裹的聚烯烴纖維過濾基質(zhì)組成,通過在纖維表面上用由包括硫氰酸鋅、鹽酸肌氨酸、氯化鋅、溴化亞鐵、溴化鈣、溴化鋰、硫酸錳、醋酸錳、氯化鎂、硫酸鎂或醋酸鎂在內(nèi)的一種或一種以上添加鹽類組成的改良添加物來提高基質(zhì)的過濾效果。
術(shù)語“添加鹽類”系指上述11種鹽類。
為控制香煙煙霧中存在的焦油、尼古丁、甲醛和所有微粒物的通過,最好,改良添加物還包含甘油三醋酸酯。
此外,改良添加物的總量最好是基于構(gòu)成濾咀的干物料總重量的0.05~10%(重量)左右,更優(yōu)選的是2~5%左右。如果有甘油三醋酸酯存在,其總量可按重量計高至5%左右,而更優(yōu)選的是0.5~5%。
而且按照本發(fā)明,在所敘的煙霧濾咀制作方法中,包括過濾基質(zhì)被壓緊、包裹和切成濾咀長度,同時還包括將含有改良添加物溶液施加到基質(zhì)表面和基質(zhì)干燥的步驟。最好,改良添加物溶液含有甘油三醋酸酯及添加鹽類。
改良添加物溶液通常以噴霧、浸漬、印刷、真空汲取或其它適用的引入改良劑組分的傳統(tǒng)方法在濾咀柱形成前或后附著到基質(zhì)表面上去,然后將包裹好的柱切成要求長度的單個濾咀并干燥。例如基質(zhì)可用一個通過含有改良添加物溶液貯槽送料的印刷滾筒被連續(xù)浸涂或連續(xù)接觸。
該溶液可以完全是水溶液或水/乙醇的混合液,并可用適當(dāng)濃度,以提供期望的改良劑量。例如,使用一種添加鹽類水溶液浸漬27毫米長的切好濾咀使之含約10~20毫克鹽或者用4∶1(體積計)比例的水∶乙醇液中溶解1%甘油三醋酸酯和2%溴化鈣(重量計)的混合物。可通過真空汲取2%(重量計)溴化鈣水溶液處理27毫米長切好的濾咀,采用足夠量的溶液使濾咀均勻浸漬有約15毫克鈣鹽?;蛘咴陂_松纖維束上噴霧20%(以重量計)硫氰酸鋅或鹽酸肌氨酸水溶液,相當(dāng)于提供束重量的1%鹽類并在輸入附屬裝置前烘干。
施加改良添加物溶液之后,可用軋輥、加熱干燥輥、烘箱和類似設(shè)備通常在70~125℃范圍內(nèi)溫度下進(jìn)行一般烘干工序。
施加至濾咀上溶液的總量取決于同時送入附屬裝置的基質(zhì)寬度和基質(zhì)的數(shù)量以及將暴露于香煙煙霧的處理表面的量。
依照本發(fā)明的濾咀當(dāng)然可以含有一種或一種以上常用的表面活性劑,該表面活性劑最好包含0.1~10%(重量),并且更好的是包含0.5~10%(重量)的脫水山梨糖醇脂肪酸酯、多羥基醇的脂肪酸單酯或多羥基醇的脂肪酸雙酯的聚氧烯烴衍生物。一般輔助組分也可使用如潤濕劑、香精和香料、藥物如薄荷醇和減充血劑。
基質(zhì)組分可以是同類或者混合的,改良添加物可施于選好基質(zhì)的一面或兩面,這可隨濾咀的特性要求而定,譬如選擇性、味道、硬度和拉伸性。例如一種或一種以上相同或不同纖維組合的非織纖維和細(xì)絲可以做為附屬裝置進(jìn)料,尤其在不是所有基質(zhì)都做為改良劑載體表面的場合。附屬裝置進(jìn)料無論是在附屬裝置前面工序直接制備,還是早期生產(chǎn)和使用前貯存,這是無關(guān)緊要的。
為了維持精確控制上述添加物,在轉(zhuǎn)變成濾咀前最好調(diào)整各基質(zhì)組分的水分含量。而且為了避免不希望有的味道,可以通過施加它們到束、薄片或具有較小滲透性的未處理過的非織纖維之間夾入的非織纖維上而將其隔離或避免直接與咀唇接觸。同時,濾咀可用軟木或類似物質(zhì)包覆。處理過的和處理過與未處理過相結(jié)合的纖維帶、束或類似物都可以用具有約25~90克/米2范圍或更高重量的一般包煙紙包裹。
當(dāng)使用非織纖維帶做為過濾基質(zhì)時,它可含高達(dá)約100%(重量)的普通聚烯烴物料,該聚烯烴物料有如常產(chǎn)的聚丙烯纖維或具有同類或混合細(xì)絲的織物,或者如聚丙烯/聚乙烯;聚丙烯/聚偏二氯乙烯;聚丙烯/醋酸纖維;聚丙烯/人造絲;聚丙烯/尼龍;醋酸纖維/聚乙烯;增塑醋酸纖維;聚丙烯/紙或聚丙烯/聚苯乙烯/聚乙烯纖維的纖維結(jié)合物。它們的通常比例以約10~90%∶90~10%或10~90%/45%~5%/45~5%最為適宜。
可以使用由具有寬旦數(shù)范圍的纖維得到的非織物料。其重量范圍以約10~50克/米2和帶寬以約4~12英寸為好。附屬裝置進(jìn)料可以包含4乃至更多種相等或不同重量、體積、結(jié)合特性、吸收特性、纖維組分和纖維纖度的基質(zhì),可配準(zhǔn)采用全部或部分上述特性的進(jìn)料輸入附屬裝置。最好和一種非織纖維或在二層非織纖維之間配準(zhǔn)使用一種相對容易熱粘接纖維、束、薄片或原纖薄膜,與其它聚烯烴纖維相結(jié)合的低熔點(diǎn)纖維如聚乙烯做為附屬裝置進(jìn)料,對得到合乎要求粘結(jié)和液體吸附作用或吸附特性的濾咀來說也是推薦的。而且優(yōu)先選用特別適用于本發(fā)明中的低成本開松纖維束和非織物帶,因為它們允許使用相對便宜的混合纖度和類型之聚烯烴織物,同時簡化濾咀棒中改良劑組成的精確分配。
常用的濾咀棒制作設(shè)備由束管、附屬裝置、成型設(shè)備、包裹設(shè)備和切割裝置組成。在濾咀柱或棒成型前或后對引入本發(fā)明改良添加物來說,可進(jìn)行適當(dāng)?shù)某R?guī)改進(jìn)以允許噴霧、浸漬、印刷、真空汲取或其它適當(dāng)?shù)氖┘臃椒ā?br>
在附圖中,
圖1的圖示表示常規(guī)的能轉(zhuǎn)化基質(zhì)為濾咀組件的香煙濾咀棒制作設(shè)備,而圖2~4的圖示表示本發(fā)明中的進(jìn)一步修改和改進(jìn)。從而可通過噴霧或浸漬方法用一種或一種以上改良添加物處理一種或一種以上絲束、薄片、非織物帶和原纖薄膜。
參閱圖1,由進(jìn)料滾筒(11)送入單一連續(xù)基料,如開松纖維束、薄片、原纖薄膜或非織物帶(10)或者一捆物料(圖中未畫出),并通過連接外部供料源(未畫出)進(jìn)料線(21)的一個或一個以上相對噴霧頭(20)噴涂一種或一種以上改良添加物(22)。
然后空氣干燥所得到的處理過基質(zhì)并經(jīng)干燥滾筒(12)以得到所期的干度,接著由導(dǎo)輥(17)引入附屬裝置喇叭口(15)和制作濾咀棒設(shè)備(1)的附屬裝置(14),該裝置由附屬裝置部件組成,包括成型和保持基質(zhì)進(jìn)料裝置、包裹裝置及將包好的柱或棒變成濾咀組件(16)的切割裝置(但未畫出)。來自支持滾筒(19)支撐的包裹進(jìn)料滾筒(5)的并在連續(xù)附屬帶(3)上移動而引入棒制作設(shè)備的絲束包裹材料被供給包裹裝置。
該設(shè)備包括封閉濾咀棒或柱周圍絲束包裹的常用裝置(未畫出),接著,包好的柱由切割裝置切成所需長度(通常90毫米或更長)的圓柱形濾咀組件(16),并且移動經(jīng)濾咀槽(18)(以段表示)而裝入箱(23)內(nèi)。
圖2的圖示表示分別把改良添加物加到附屬裝置進(jìn)料或基質(zhì)(10A)上的進(jìn)一步組合,從而通過連接進(jìn)料線(21A)進(jìn)料而分別裝配的噴霧頭(20A),在不同基質(zhì)(10A、10B)上分別施涂改良添加物(22A),在直通至附屬裝置(14A)前以空氣和加熱滾筒(12A)干燥,以形成前述的濾咀組件(16A)。由進(jìn)料輥(11A)和(11B)輸入的基質(zhì)(10A和10B)或成捆物料在加熱擠壓輥(12A)下很容易實現(xiàn)重合,接著經(jīng)導(dǎo)入輥(17A)進(jìn)入附屬裝置(14A),附屬裝置的進(jìn)料或基質(zhì)組分由圖1-3中各自的阿拉伯?dāng)?shù)字相仿說明。
圖3的圖示表示圖1和2裝置及步驟的進(jìn)一步改進(jìn),借此由卷筒或箱(沒畫出)來的上述同樣或不同形式(10C,10D和10E)的幾種基質(zhì)經(jīng)由加熱滾筒(12B)產(chǎn)生的擠壓被輸入,中間基質(zhì)(10D)最好為不同寬度和具有比二個表面沒處理過的基質(zhì)(10C和10E)更高吸附作用或保持活性組分(22B)的吸附特性。如圖所示,易通過由進(jìn)料線(21B)供料的噴霧頭(20B)在基質(zhì)(10D)兩面選擇地噴霧外加的一種或一種以上活性改良組分(22B)。安置一層基料(10E)以捕集過量滴下或涂加不準(zhǔn)而沒被帶(10D)保留或附著的活性組分,然后全部三種基質(zhì)配準(zhǔn)通過前述加熱擠壓輥(12B),空氣干燥并經(jīng)導(dǎo)輥(沒畫出)按圖1和2的方法進(jìn)入附屬裝置。
圖4是更進(jìn)一步改進(jìn)的示意圖,其中由成捆物料或箱(24C)單獨(dú)送出一種或一種以上基質(zhì)(表示為10C),經(jīng)上面的導(dǎo)輥(17C)浸入存有一種或一種以上活性改良組分(22C)的溶液、懸浮液或乳濁液的貯槽(25C),然后通過擠壓輥(26C)再經(jīng)加熱爐(27C)、拉伸滾筒(28C)、三段干燥爐(29C),然后,按上述圖1~3的方式進(jìn)入香煙濾棒制造設(shè)備的附屬裝置(14C),或者裝盒貯存以供將來使用。
在使用連續(xù)纖維束為基質(zhì)組分的場合,可方便地按一般方法經(jīng)射流膨化或織紋噴咀(圖中未畫出)從一個或一個以上集束架拉出纖維,進(jìn)行絲束的制備,以后的操作如前所述。
用來實施本發(fā)明的絲束的膨化纖度可約在2000和10000之間,該基質(zhì)可作為來自單個集束架或成捆物或者若干集束架或成捆物結(jié)合的混合料的波形纖維被提供并同時通過射流噴咀。因此,對做為香煙濾咀的纖維束最好特性來說,至少一部分絲束在進(jìn)入射流噴咀前實際上是不曲和沒有織紋化的。
由下面的實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明,其中測試的濾咀具有111~136毫米Wg(水流計)范圍以內(nèi)的抗拉性(RTD)。
實施例1(A)把由具有35.2克/10分流速的熔紡順式聚丙烯得到的成捆4.5dbf“y”(每單絲旦數(shù))橫截聚乙烯纖維截斷、開松、梳理、成曲和拉拔成寬度約12~14英寸的薄束帶,無需進(jìn)一步處理,讓束帶通過慣用濾咀棒形成設(shè)備的附屬裝置(由英國Molins有限公司得到的PM-2型)拉制并經(jīng)壓緊形成濾咀柱,再以BXT-100聚丙烯膜包裹而形成108毫米濾咀棒。接著,把棒切成基本等重量的27毫米長度,并抽出而裝到R.J.Reynold駱駝柔和煙柱上,在相對濕度55~65%、溫度22℃(按CORTESTA標(biāo)準(zhǔn)方法#10)的增濕室中貯存48小時。然后以同樣狀態(tài)的C-1到C-15做為對照樣品組;試樣和對照同樣在Borgwaldt吸煙機(jī)(或RM20/CS20型或RMI/G型)上,以每分鐘吸2秒煙,抽至35毫米長度。在預(yù)先稱好重量的“劍橋”過濾墊上收集得到的煙霧中微粒物,烘干并重新稱墊以測出通過香煙濾咀總的和平均微粒物(TPM)。然后,“劍橋”墊在無水異丙醇中浸漬過夜,將得到的萃取物用氣相色譜(GC)自動取樣器(惠普HP5890型)常規(guī)測試尼古丁和水分含量。
甲醛測定是以10支香煙樣品為基礎(chǔ)進(jìn)行的,通過直接測定進(jìn)入含有飽和2.2N2,4-二硝基苯肼鹽酸液(DMPH)和25毫升二氯甲烷的吸收瓶內(nèi)香煙煙霧的體積,搖晃瓶2小時并讓其相得到分離。接著從二氯甲烷相中取出等份試樣并注入高壓液相色譜(HPLC)進(jìn)行常規(guī)甲醛分析。
(B)除了將切成27毫米的濾咀組件接著用以吸爾球吸取的2%溴化鈣溶液處理,并用足夠均勻飽和約15毫克鈣鹽的適量溶液浸漬每個濾咀組件以外,用與實施例1A一樣的方法同樣處理來自相同捆的纖維束去得到10個測試濾咀組件。然后烘干測試濾咀組件,貯存在增濕室內(nèi)48小時,再裝到前述的R.J.Reynolds′駱駝柔和煙柱上去。對總微粒物(TPM)、過濾效果、尼古丁和甲醛按前述方法進(jìn)行常規(guī)測試,以每支煙平均計算并作為S-1報告在下述表1中。
(C)除了切好的濾咀組件分別用硫氰酸鋅、鹽酸肌氨酸、溴化亞鐵、氯化鋅或溴化鋰的一種溶液浸漬(與表中S-2至S-4,S-6,S-8至S-11和S-13相同)以得到活性鹽相當(dāng)于約10~20毫克/濾咀組件的有效濃度以外,通常同樣處理來自與實施例1A(上述)相同的同類纖維束,所得到的處理過和烘干的27毫米濾咀組件裝到前述R.J.Reynolds′柔和煙柱上去,在增濕室中貯存48小時,和前述一樣抽煙。然后收集樣品并進(jìn)行同樣測試,平均結(jié)果報告在表1中。
(D)除了將活性組分(分別為硫氰酸鋅和鹽酸肌氨酸)20%(重量計)水溶液以等于1%(重量計)的量噴霧到開松的纖維束上以外,同樣處理來自與實施例1A一樣同類纖維束以形成過濾組件并在送入形成濾咀棒的附屬裝置前進(jìn)行空氣干燥。得到的測試組件如同S-5和S-7,其它方面按前面同樣方法處理,測試結(jié)果報告在表-1中。
(E)除了將切成27毫米的過濾組件(與S-12相同)用甘油三醋酸酯(1%)和溴化鈣(2%)(重量計)溶解在4∶1(體積計)比例的水∶乙醇溶液中的混合液做為活性改良組分均勻一致飽和以外,按實施例1B同樣處理來自與例1A相同的同樣捆纖維束并按前述方法烘干、在增濕室中貯存和測試該樣品(見表1)。
對照(C-10)用沒有活性組分的4∶1水∶乙醇溶液預(yù)濕,按上述同樣方法烘干、貯存和抽煙并測試,結(jié)果報告在表-1中。
實施例2除了將按重量計的2%和5%(a)硫酸錳或(b)硫酸錳加甘油三醋酸酯水溶液吸入每個濾咀組件中去(相當(dāng)于約25毫克/組件)以外,按實施例1所述的方法制備濾咀棒、濾咀組件和測試香煙試樣,并干燥,貯存在增濕室中48小時,裝到駱駝柔和煙柱上去,按實施例1抽煙、測試。結(jié)果分別作為S-14、S-15、S-16和S-17并分別與相應(yīng)對照C-12、C-13、C-14和C-15報告于表2中。
表2焦油尼古丁過濾效率甲醛樣品活性組分(毫克)/香(毫克)*6煙*10*10 (微克)S-14*10硫酸錳 14.1 0.84 65.3% 15.8(2%)C-12 對照 15.8 0.96 59.5% 28.2S-15*11硫酸錳 12.7 0.72 67.8% 20.8(5%)C-13*11對照 16.0 0.97 57.5% 44.1S-16*12硫酸錳(2%) 11.0 1.08 64.4% ----*13和甘油三醋酸酯(2%)C-14*12對照 14.9 1.0 59.3% ----*13S-17*12硫酸錳 16.0 1.04 56.0% ----*13(5%)*14C-15*12對照 14.3 0.95 58.7% ----*13
*10樣品數(shù)=8支香煙。
*11樣品數(shù)=40支香煙。
*12樣品數(shù)=10支香煙。
*13沒完成測定。
*14加甘油三醋酸酯(5%)實施例3除了用球經(jīng)過每個濾咀組件吸取按重量計的2%和5%氯化鎂(S-18,S-19)、硫酸鎂(S-20,S-21)、醋酸鎂(S-22,S-23)和醋酸錳(S-24,S-25)以外,按實施例2所述制備濾咀棒、濾咀組件和測試的香煙樣品并如前述烘干、貯存、裝到同樣長度和直徑的駱駝柔和煙柱上去,抽煙和測試。測試結(jié)果以S-18至S-25報告在表3中。對應(yīng)未處理過的濾咀和煙柱平均并做為對照C-16。
權(quán)利要求
1.一種煙霧濾咀,它包含以單獨(dú)或結(jié)合使用的、呈纖維束、非織物帶、薄片、原纖薄膜或其它纖維過濾介質(zhì)形式的、壓緊和包裹的聚烯烴纖維的過濾基質(zhì),過濾基質(zhì)過濾效率通過基質(zhì)表面上的改良添加物來提高,所述的煙霧濾咀的特征在于,其中的改良添加劑包含一種或一種以上由硫氰酸鋅、鹽酸肌氨酸、氯化鋅、溴化亞鐵、溴化鈣、溴化鋰、硫酸錳、氯化鎂、硫酸鎂或醋酸鎂組成的添加鹽類。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的煙霧濾咀,其進(jìn)一步特征在于,改良添加物的總量約是基于構(gòu)成濾咀干物料總重量的0.05~10%(重量計)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的煙霧濾咀,其進(jìn)一步特征在于,改良添加物總量約是2~5%(重量計)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的煙霧濾咀,其進(jìn)一步特征在于,改良添加物也包含甘油三醋酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的煙霧濾咀,其進(jìn)一步特征在于,改良添加物總量約是基于構(gòu)成濾咀干物料總重量的0.05~10%(重量計)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的煙霧濾咀,其進(jìn)一步特征在于,改良添加物總量約是2~5%(重量計)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的煙霧濾咀,其中改良添加物總量為0.05~10%(重量計),而甘油三醋酸酯總量為0.5~5%(重量計),它們是以構(gòu)成濾咀干物料總量為基礎(chǔ)計算的。
8.制作根據(jù)權(quán)利要求1~3任何一項所要求的煙霧濾咀的方法,其中包括將過濾基質(zhì)壓緊、包裹和切成濾咀長度,其特征在于,該法還包括把含有改良添加物的溶液加到基質(zhì)表面的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所要求的煙霧濾咀的制作方法,其進(jìn)一步特征在于,把含有改良添加物的溶液在基質(zhì)烘干、壓緊、包裹和切成濾咀長度前施于過濾基質(zhì)表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所要求的煙霧濾咀的制作方法,其進(jìn)一步特征在于,施加到基質(zhì)表面的改良添加物總量約是基于構(gòu)成濾咀干物料總重量的0.05~10%(重量計)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所要求的煙霧濾咀的制作方法,其進(jìn)一步特征在于,施加到基質(zhì)表面的改良添加物總量約是基于構(gòu)成濾咀干物料總重量的2~5%(重量計)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8~11任何一項所要求的煙霧濾咀的制作方法,其進(jìn)一步特征在于,施加到基質(zhì)表面的甘油三醋酸酯的量為基于構(gòu)成濾咀干物料總重量的0.5~5%(重量計)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任何一項要求的煙霧濾咀做為香煙濾咀的應(yīng)用。
14.根據(jù)權(quán)利要求4~6中任何一項要求的煙霧濾咀做為香煙濾咀的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了煙霧濾嘴,包括壓緊的含有聚烯烴纖維的過濾基質(zhì)和提高過濾效果的改良添加物;制作這種濾嘴的方法;以及,濾嘴用作為香煙濾嘴的用法。所述的改良添加物是一種或一種以上由氯化鋅、溴化亞鐵、溴化鈣、硫氰酸鋅、鹽酸肌氨酸、硫酸錳、醋酸錳、氯化鎂、硫酸鎂或醋酸鎂組成的添加鹽類,并且可任選地含有甘油三醋酸酯。
文檔編號A24F13/06GK1039531SQ8910447
公開日1990年2月14日 申請日期1989年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月1日
發(fā)明者里奇蒙·R·科恩, 戴維·J·吉本尼 申請人:赫爾克里斯有限公司