香烟滤嘴用纤维材料_李静

#论文与综述#

香烟滤嘴用纤维材料

李静,任继春

(天津科技大学,天津300222)

[摘要]香烟过滤嘴是香烟主流烟气与人体的桥梁,优质的香烟滤嘴材料可有效去除烟气中的有害成分,减小吸烟对人体的危害。简单介绍了生产香烟滤嘴棒用的几种纤维原料。

[关键词]香烟过滤嘴;过滤;烟气;纤维

目前,世界平均滤嘴烟占卷烟产量的73%,发达国家高达95%以上,而我国仅占40%左右。世界上第一个香烟滤嘴在1930年问世,是用棉花作为过滤介质的。随着科技的发展出现了不同纤维材料的香烟滤嘴及复合滤嘴,现仅对其中所用的纤维材料加以简要介绍。

1植物纤维

植物纤维卷烟滤嘴棒是将植物纤维(棉纤维或木纤维)单独抄造成定量较低的薄纸并起皱成型,然后将其卷制成香烟过滤嘴。另外还有研究将活性碳粉、沸石等吸附性较强的材料加入纸浆原料中生产滤嘴棒吸附原纸,然后再将其卷制成香烟过滤嘴。这种加入吸附材料的纸页较单一的植物纤维纸具有更好的过滤、吸附性能。生产香烟过滤嘴棒的原纸要疏松多孔,具有较好的透气性和过滤效率。同时还要求纸页有较好的物理强度。

纸质滤嘴棒的纤维排列细密而不规则,对烟气的吸附能力较强,对焦油和烟碱的截留效率很高。但纸质滤嘴吸湿性强,弹性较差,在使用上和实用感觉上不太理想。纸质滤嘴卷烟在实际应用中并没有单一醋酸纤维滤嘴卷烟那么普及,其重要原因是纸质滤嘴的/纸味0会对卷烟烟气产生影响,这是消费者普遍不能接受的。除对烟味有不良影响外,在抽吸过程中纸还容易变软,而且污染变色严重。据报道,纸滤嘴对卷烟吸味产生的负面影响在烟气释放量低的卷烟中更为明显,所以尽管纸滤嘴的许多性能更符合低焦油卷烟产品的要求,但它仍未得到消费者的广泛接受[1,2]。

2非植物纤维滤棒材料

2.1醋酸纤维

自卷烟滤嘴问世以来,醋酸纤维滤材在烟草行业一直独领风骚。醋酸纤维分子式为[C6H7O2 (OCOCH3)x(OH)3-x]n,n=200~400,当x= 2.28~ 2.49为二醋纤维(简称二醋片)。多年来由于市场的认可和商业需要,已开发出了多种规格的醋酸纤维,其纤度范围从1.5dPf到5.0dPf不等,从而可以生产出

收稿日期:2005-03-11

作者简介:李静(1974)),女,就职于天津科技大学材料科学与化学工程学院制浆造纸专业,研究方向:特种纸及造纸助剂。

不同压降、不同截留性能的滤嘴产品。一般来说,纤维越细,滤嘴的过滤效率就越高。

二醋纤维滤嘴本身具有很好的弹性和热稳定性,无毒、无味、耐冲击、耐油、不带静电、吸阻小、吸附力强、截滤效果显著,它既能减少烟气中有害物质,又使卷烟不失其基本口味。由于二醋纤维用于卷烟滤嘴具有吸味效果好、质地坚挺、截留烟气焦油效率高和构形美观等优点而广泛用于烟草工业,是一种理想的卷烟滤嘴材料,也是当今世界上生产香烟滤嘴的主要原料。该种纤维滤材的主要缺点是资源有限,生产工艺复杂,流程长、投资大,生产中有溶剂回收等复杂工序[3]。

2.2聚丙烯纤维

当今世界香烟滤嘴材料以二醋纤维为主,但由于醋酸纤维原料资源不足、生产工艺繁琐、成本高等限制使聚丙烯纤维成为醋酸纤维的优良替代品,其中包括改性的聚丙烯纤维和未改性的聚丙烯纤维两种。聚丙烯纤维的生产方法是将聚丙烯切片在挤压中熔融、纺丝,然后将纤维进行表面处理而成。聚丙烯纤维(烟草行业中称聚丙烯丝束)的特点是密度小、强度高、伸长大、回潮率低,化学性能稳定,熔点低。

聚丙烯纤维的性能符合烟用滤材的要求,除对劣质烟中含有的酚类物质吸附量不如醋酸纤维以外,其口感和过滤效果与二醋纤维基本相似。另外,用聚丙烯纤维制作的香烟滤嘴能有效截留烟气中的自由基,效果要优于二醋纤维。除此之外,聚丙烯纤维的生产成本及销售价格要比二醋纤维低廉得多,仅为醋酸纤维的30%~40%。但聚丙烯纤维成棒率低,滤嘴接装率和硬度低,气阻小,只能用于二类以下烟的接装[4]。

2.3活性碳纤维

活性碳纤维的众多优点均起源于它的高比表面积所产生的优异吸附性能。日本学者金子克美提出,由于孔壁势场的叠加效应,当孔径是吸附物质分子直径的2倍时,较容易发生吸附。对活性碳这类多孔材料,吸附主要发生在内部的微孔部分,大孔和中孔主要起传递作用。与其它吸附材料相比,同样的比表面积,能够产生吸附作用的面积更大,因而吸附、脱附速度更快、吸附量更大。

有研究表明,活性碳纤维能够吸附烟雾中绝大部分有害气体。以活性碳纤维作为净化材料的烟嘴,通过吸附作用可有效降低烟雾中的尼古丁、焦油等有害物质,又能除去香烟中的杂异味,还能保持传统烤烟型香味。胡兆基等研究了把活性碳纤维用于香烟滤嘴,能将香烟中尼古丁的吸滤率从25%~45%提高到73%~86%。李建文等用活性碳纤维制作的烟嘴对尼古丁、焦油、总颗粒物的去除率达到67%~83%[5~7]。

2.4海泡石纤维

海泡石是一种纤维状富镁硅酸盐矿物。通过对海泡石结构的研究,发现海泡石纤维具有较大的比表面积、沸石通道和空洞,这就为物理吸附提供了有利条件。另外,海泡石表面存在着的三类吸附活性中心为

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2005年第4期5黑龙江造纸6

进一步物理吸附及其某些化学吸附提供了有利条件。因此,海泡石具有很强的吸附能力。用海泡石作卷烟滤嘴材料,实质是利用它的吸附性。

用海泡石制作的卷烟滤嘴,不但能截留烟气中的微小质点,而且它对烟气的吸附有明显的选择性,对有害于健康的极性气体化合物(如腈类、丙酮和丙烯醛等)优先吸附;对非极性化合物(如甲基呋喃、二甲基呋喃、四氢呋喃等)吸附很少,而这些非极性化合物能使卷烟的香味更浓。海泡石的选择性吸附这一特性使其非常适合于制作卷烟滤嘴,要比活性碳纤维有更大的优越性。

用海泡石制作卷烟滤嘴可以将含有海泡石纤维与天然的植物纤维的混合浆料抄制纸质过滤嘴基材,利用海泡石来吸附烟气中的有害物,同时利用植物纤维来提高纸页的强度性能。另外,为提高其吸附表面积还可以将所抄纸页压皱成型,并将其卷制成过滤嘴棒。除此之外,也可以首先将植物纤维单独抄造成定量较低的薄纸并起皱成型,然后将海泡石喷涂在纸基上制成海泡石-纸基的复合滤嘴。

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Brief Review on the Fiber Material used in Cigarette Filter Tip

LI Jing,REN Ji O chun

(T ianj in Univer sity of Science&T echnology,Tianj in300222,China)

Abstract:The filter tip is the important protective media for smokers because it can reduce the harmfulness by removing the harmful substance of cigarettes.This paper simply deals w ith some kinds of fiber used in filter tip.

Keywords:cigarette filter tip;filter;sm oke;fiber

(上接第39页)单段漂白,在较低H2O2用量的条件下,浆料的白度能达66.5%ISO,裂断长达到4km,并且撕裂指数与SCMP相比有了明显的提高,均在4.2mN#m2/g以上。光叶楮杆芯制APMP浆料,得率低且白度较难提高,但强度性能指标,除撕裂指数外,均稍高于其它三倍体毛白杨和几种窄冠黑杨。另外,在利用其杆芯制浆的过程中,还必须加强备料、筛选,筛除杂细胞以改善纸浆质量。

树叶作饲料:光叶楮树叶中粗蛋白的含量高,Ca、P、Zn、F e、Mn、Cu等微量元素和氨基酸的含量丰富,是动物和鱼的优质饲料原料。山东农业大学刘滨教授提出只需适当复配,便可生产优质绿色复合饲料[2]。

4结束语

如果能将光叶楮的杆芯也应用到制浆造纸工业上,就能实现并提高光叶楮的综合利用价值,将林业、工业、农业有机结合,实现物尽其用,建立良好的生态关系。将生物链转化成为产业链,并争取把全部生产过程实现绿色化。在我国,造纸纤维资源紧缺,在短期内不可能较好地解决,若能将光叶楮开发利用为造纸的纤维原料,这对于弥补我国造纸原料的不足,促进我国造纸工业的发展,必将起到积极的作用。

[参考文献]

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Utilization of a New Material-Guangyechu for Pulping Industry

HUANG W u1,LEI Xiao-chun2

(11Guangz hou Pap er making Comp any,G uangz hou510280,China;

21South China Univer sity of Technology,G uangz hou510640,China)

A bstract:A new fast growing materal-guang yechu was introduced,including utilization in present and its prospect. Keywords:Guangy echu,Bro usso netia papy rifera,utilizatio n

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香烟滤嘴用纤维材料