一種功能捲菸紙及製備方法
2023-04-29 03:54:16 1
專利名稱：一種功能捲菸紙及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種功能捲菸紙，具體涉及一種分子囊化吸附劑應用降低捲菸煙氣一氧化碳和亞硝胺等有害物質含量的功能捲菸紙及其製備方法。
背景技術：
2005年《菸草控制框架公約》(FCTC)在我國正式生效，公約中要求各國政府制訂出相應的管制法規，更加嚴格地限制捲菸製品中有害成分(Hoffmann分析物)的釋放量。近年來，行業在捲菸減害技術研究與應用領域做了大量的工作，取得了一定成效，建立了國際上關注的捲菸煙氣44種有害成分分析測試方法，開發了一批降低捲菸煙氣有害成分的實用技術，並在捲菸產品中得到應用。伴隨著公眾對吸菸與健康問題的日益關注，捲菸煙氣中釋放的有害成分也成為人們關注的焦點問題，其釋放量逐漸成為評價捲菸危害性大小的基本參數。在此背景下，世界菸草業為了降低菸草製品對人類健康的危害，更好地保護消費者的健康，相繼開發出了納米材料、介孔材料以及生物材料等新型材料，已成功地運用於捲菸工業中，加速了國際捲菸市場向更低焦油、菸鹼和低有害成分方向發展的趨勢。目前新型材料在捲菸降焦減害已進行了多方面的研究，其中嘴棒和菸絲吸附催化技術是減害方法的一個重要研究及應用領域。恢之喻等研究了捲菸中添加沸石後，煙氣中亞硝胺總含量在測流煙氣中減少43% 51%，主流煙氣中減少約70% ；英國(iallaher公司發明了一種在低溫下催化氧化CO為(X)2的濾嘴吸附劑，將貴金屬、過渡金屬高度地分散在分子篩載體的整個孔體系中，能產生較大的活性表面，另外載體本身也可以起催化作用， 這樣該化劑往往起到雙重功能的作用；Yong jin ^iang等通過共沉澱法製備了 CuCKMn3O4 的介孔複合材料，結果表明複合氧化物平均粒經約4nm，介孔複合體對CO的催化活性和穩定性比較高，對比參照捲菸煙氣焦油、一氧化碳、苯並芘和菸草特有亞硝胺(TsNAs)在香菸煙氣中分別減少了 27. 2、23. 8、30. 1和38. 1%。然而這些具有高吸附功能的新型無機材料大都具有優異的微觀結構，孔隙率和比表面積高的特徵，然而應用在捲菸嘴棒和菸絲過程中很容易造成這些微孔結構的堵塞，造成煙氣截留效率的降低，嚴重阻礙該新型材料在捲菸降焦減害中的應用。微膠囊技術是利用天然或合成的高分子材料(壁材)將固體、液體或氣體(包容物)經包囊所形成的一種具有或密封囊膜的微型膠囊技術。早在70年代，C. F. 0』 Neil. Jr 把微膠囊技術應用於菸草代用品中。在我國，微膠囊技術應用於捲菸工業的研究還不多，它在捲菸工業中有著廣泛的應用前景，值得人們研究與開發。目前，還沒有報導將微膠囊化吸附劑添加於捲菸紙中，達到降低捲菸煙氣一氧化碳和亞硝胺等有害物質含量的效果。
發明內容
本發明的目的在於提供分子囊化吸附劑應用降低捲菸煙氣一氧化碳和亞硝胺等有害物質含量的功能捲菸紙；所述的分子囊化工藝簡單，吸附劑添加方便，滿足工業化生產要求。本發明的目的是通過下述方式實現的它包括一種用造紙工藝製備而成的普通捲菸紙，其特徵在於所述的普通捲菸紙表面噴灑或浸塗有一種降低捲菸煙氣一氧化碳和亞硝胺等有害物質含量的分子囊化材料層。所述的分子囊化材料層主要由壁材和固體吸附劑構成，所述的壁材包括甜甙素、 殼聚糖或澱粉；所述的固體吸附劑包括沸石、MCM-48、SBA-15負載銅、錳、鋅、鐵、鋁、鈦等的氧化物、複合氧化物的一種或幾種。一種如上所述的功能捲菸紙製備方法，該製備方法是先在造紙機上完成捲菸紙的製造，在造紙機的燃燒調節劑加入點後引入噴淋裝置，將分子囊化材料配製成分子囊化吸附劑溶液，並將該溶液均勻噴灑在捲菸紙上，然後再經烘缸乾燥；或在捲菸紙製造完成後，將分子囊化材料配製成分子囊化吸附劑酒精溶液，並將該溶液在塗布機上對捲菸紙進行均勻浸塗，然後再經低溫烘缸乾燥，烘缸溫度控制在60-80°C間，至酒精完全揮發；所述分子囊化吸附劑添加量佔捲菸紙重量的質量百分數為1_20%。所述的分子囊化吸附劑酒精溶液的配製過程為配製一定質量百分數為40-80% 的壁材溶液，在其中加入佔壁材溶液質量百分數為1-40%的固體吸附劑，攪拌混合均勻，在 0-4°C下靜置過夜，18000-22000rpm，高壓分散0. 5-2min，高壓勻質兩次，然後經抽濾、沉澱、 洗滌，在55-65°C下真空乾燥，製得分子囊化吸附劑，再將分子囊化吸附劑與酒精按任意比例混合即得分子囊化吸附劑酒精溶液。所述的壁材溶液的質量百分數為60-70%，在其中加入佔壁材溶液質量百分數為 20-30%的固體吸附劑。本發明與已有技術相比具有如下幾個顯著特點
第一本發明首次通過微膠囊包裹吸附劑施加到捲菸紙上，可以有效減少吸附劑與外界環境的接觸，利用捲菸紙在捲菸外圍較低的燃燒溫度，使得分子囊破裂而釋放吸附劑達到吸附捲菸煙氣中一氧化碳和亞硝胺等有害成分的效果，克服了吸附材料添加在捲菸濾嘴和菸絲中引起孔堵塞以及活性中心毒化問題；
第二在分子囊化薄荷腦的壁材選擇上，考慮了諸多因素，製得的分子囊化壁材具有一定的耐熱性，在較低溫度下分子囊不會破裂，因此也能降低生產過程中的受熱破裂。而通過對壁材模擬捲菸燃燒溫度進行裂解分析，減少了分子囊化吸附劑對捲菸內在品質的不良影響，包裹率可達到90%以上，能與有機溶劑互溶；
第三該技術用吸附劑顏色不受限制，可最大限度應用各種物質。第四採用以上方法製作的功能捲菸紙可降低捲菸煙氣有害物質的含量，降低一氧化碳量大於10%，亞硝胺大於15% ；
第五本發明將提升捲菸的品質，成為低危害捲菸的一大亮點，有望成為捲菸產品新的經濟增長點。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明。本發明所述的可降低捲菸煙氣有害物質含量的功能捲菸紙，它包括一種用造紙工藝製備而成的普通捲菸紙，如對纖維原料進行疏解、打漿，調配長短纖維比例、添加填料和功能助劑，然後經脫水紙張成型，再經壓
4榨、烘乾、卷取、復卷即完成捲菸紙的製造；所述的普通捲菸紙表面噴灑或浸塗有一種能降低捲菸煙氣一氧化碳和亞硝胺等有害物質含量的分子囊化材料層。所述的分子囊化材料層主要由壁材和固體吸附劑構成，所述的壁材包括甜甙素、 殼聚糖或澱粉；所述的固體吸附劑包括沸石、MCM-48、SBA-15負載銅、錳、鋅、鐵、鋁、鈦等的氧化物、複合氧化物的一種或幾種。一種如上所述的功能捲菸紙的製備方法，該製備方法是先在造紙機上完成捲菸紙的製造，在造紙機的燃燒調節劑加入點後引入噴淋裝置，將分子囊化材料配製成分子囊化吸附劑溶液，並將該溶液均勻噴灑在捲菸紙上，然後再經烘缸乾燥；或在捲菸紙製造完成後，將分子囊化材料配製成分子囊化吸附劑酒精溶液，並將該溶液在塗布機上對捲菸紙進行均勻浸塗，然後再經低溫烘缸乾燥，烘缸溫度控制在60-80°C間，至酒精完全揮發；所述分子囊化吸附劑添加量佔捲菸紙重量的質量百分數為1_20%。所述的分子囊化吸附劑酒精溶液的配製過程為配製一定質量百分數為40-80% 的壁材溶液，在其中加入佔壁材溶液質量百分數為1-40%的固體吸附劑，攪拌混合均勻，在 0-4°C下靜置過夜，18000-22000rpm，高壓分散0. 5-2min，高壓勻質兩次，然後經抽濾、沉澱、 洗滌，在55-65°C下真空乾燥，製得分子囊化吸附劑，再將分子囊化吸附劑與酒精按任意比例混合即得分子囊化吸附劑酒精溶液。所述的壁材溶液的質量百分數為60-70%，在其中加入佔壁材溶液質量百分數為 20-30%的固體吸附劑。實施例一、捲菸紙
1.捲菸紙特徵捲菸紙定量範圍為20-100克/米2，捲菸紙透氣度為20-90柯瑞斯塔 (C0RESTA)；
2.採用多種無機填料(1)碳酸鈣，輕質碳酸鈣粉末或新鮮製備的碳酸鈣懸浮液，其用量在成品紙中重量百分比範圍為15-50% ;(2)比表面積大的含鎂物質，可以是氧化鎂粉、 氫氧化鎂粉或新鮮製備的氫氧化鎂，成品紙中鎂離子含量以氫氧化鎂計佔重量百分比範圍為5-40%; (3)三羥基鋁和鋁鹽化合物，指鋁礬、偏鋁酸鈉、聚合氯化鋁、氫氧化鋁等造紙填料，成品捲菸紙中鋁離子含量以三氧化鋁計佔重量百分比範圍為5-30%; (4)矽的氧化物或矽酸鹽或兩者的混合物。其中包括不同形態的矽的氧化物、不同形態的矽酸的鹼金屬鹽或鹼土金屬鹽或鋁鹽，成品紙中矽含量以氧化矽計佔重量百分比範圍為1-10% ；
3.採用有機助燃劑本發明使用的有機助燃劑指鹼金屬的羧酸鹽鉀、鈉的醋酸鹽、 琥珀酸鹽、酒石酸鹽、檸檬酸鹽、富馬酸鹽等，鉀鈉離子可源於單一或多種羧酸鹽，捲菸紙中鉀離子含量佔鉀鈉離子總量的重量百分比可從0-100%調節，同樣鈉離子含量佔鉀鈉離子總量的重量百分比也可從0-100%調節。助燃劑鉀鈉離子總量在捲菸紙中重量百分比範圍為 0. 5-10%O本發明對紙張纖維沒有特殊要求，傳統生產用的自然纖維即可。二、分子囊化吸附劑的合成和添加 1.分子囊化吸附劑的合成
本發明使用具有多孔材料的吸附劑，包括氧化矽，金屬的氧化物、複合氧化物以及過渡金屬的氧化物、複合氧化物等，應用分子囊化技術通過壁材包裹，所述壁材為甜甙素、殼聚糖或澱粉，包裹好的材料能溶於揮發性有機溶劑。配製一定質量百分數為40-80%的壁材溶液，在其中加入佔壁材溶液質量百分數為1-40%的固體吸附劑(壁材溶液優選質量百分數為60-70%，吸附劑的優選質量百分數為 20-30%)，攪拌混合均勻，在0-4°C下靜置過夜，18000-22000rpm,高壓分散0. 5-2min,高壓勻質兩次，然後經抽濾、沉澱、洗滌，在下真空乾燥，製得分子囊化吸附劑，再將分子囊化吸附劑與酒精按任意比例混合即得分子囊化吸附劑酒精溶液。分子囊化吸附劑添加量佔捲菸紙重量的質量百分數為1-20% (優選質量百分數範圍為10-15%)。2.捲菸紙製作方式
對纖維原料進行疏解、打漿，調配長短纖維比例、添加填料和功能助劑，然後經脫水紙張成型，再經壓榨、烘乾、卷取、分切即完成捲菸紙的製造；在造紙機的燃燒調節劑加入點後引入噴淋裝置，將配好的分子囊化吸附劑酒精溶液均勻噴灑在捲菸紙上，然後再經烘缸乾燥；或在捲菸紙製造完成後，將配好的分子囊化吸附劑酒精溶液在塗布機上對捲菸紙進行均勻浸塗，然後再經烘缸乾燥，烘缸溫度控制在60-80°C間，至酒精完全揮發。所述的燃燒調節劑加入點在兩組烘缸之間，因為在燃燒調節劑加入點加入捲菸紙已基本烘乾，再噴淋溶液才不會對紙張性能和生產工藝造成影響，其他部位不具備這樣的優勢。採用以上技術生產的捲菸紙，用於捲菸生產可提高低危害型捲菸的品質，現結合實際舉例如下
實施例一
取700公斤木漿，加入碳酸鈣500公斤，配製重量百分數為40%的檸檬酸鉀和重量百分數6%的檸檬酸鈉在助燃劑添加處加入，按常規造紙方法生產捲菸紙，在設備上控制捲菸紙特性為定量觀克/米2，透氣度60柯瑞斯塔。配製質量百分數為60%的澱粉溶液，在其中加入質量百分數為20%的MCM-41負載氧化鋁，攪拌均勻，在低溫(0°C )下靜置過夜，高壓分散器ISOOOrpm分散2min，高壓勻質兩次，然後經抽濾、沉澱，並在65°C下真空乾燥，製得分子囊化吸附劑。取10公斤分子囊化吸附劑與40公斤酒精混合均勻後浸塗於成型捲菸紙上，使得分子囊化吸附劑的濃度百分比為20%，酒精的濃度百分比為80%，並在70°C下乾燥，使得酒精揮發，根據卷接要求分切寬度為26. 5mm,即製得功能捲菸紙。按照常規方法生產捲菸，與對照捲菸相比(採用相同定量和透氣度普通捲菸紙)， 本發明功能捲菸紙可降低捲菸煙氣一氧化碳12. 5%，亞硝胺15. 6%。實施例二
取700公斤木漿，加入碳酸鈣500公斤，配製重量百分數為40%的檸檬酸鉀和重量百分數6%的檸檬酸鈉在助燃劑添加處加入，按常規造紙方法生產捲菸紙，在設備上控制捲菸紙特性為定量觀克/米2，透氣度60柯瑞斯塔。配製質量百分數為60%的殼聚糖溶液，在其中加入質量百分數為25%的SBA-15負載銅錳複合氧化物，攪拌均勻，在低溫(0°c)下靜置過夜，高壓分散器18000rpm分散2min， 高壓勻質兩次，然後經抽濾、沉澱，並在65°C下真空乾燥，製得分子囊化吸附劑。取25公斤分子囊化吸附劑與25公斤酒精混合均勻後浸塗於成型捲菸紙上，使得分子囊化吸附劑的濃度百分比為50%，酒精的濃度百分比為50%，並在70°C下乾燥，使得酒精揮發，根據卷接要求分切寬度為26. 5mm,即製得功能捲菸紙。
按照常規方法生產捲菸，與對照捲菸相比(採用相同定量和透氣度普通捲菸紙)， 本發明功能捲菸紙可降低捲菸煙氣一氧化碳16. 5%，亞硝胺16. 1。實施例三
取700公斤木漿，加入碳酸鈣500公斤，配製重量百分數為40%的檸檬酸鉀和重量百分數6%的檸檬酸鈉在助燃劑添加處加入，按常規造紙方法生產捲菸紙，在設備上控制捲菸紙特性為定量觀克/米2，透氣度60柯瑞斯塔。配製質量百分數為60%的甜甙素溶液，在其中加入質量百分數為30%的沸石負載氧化銅，攪拌均勻，在低溫(0°C)下靜置過夜，高壓分散器ISOOOrpm分散ailin，高壓勻質兩次，然後經抽濾、沉澱，並在65°C下真空乾燥，製得分子囊化吸附劑。取40公斤分子囊化吸附劑與10公斤酒精混合均勻後浸塗於成型捲菸紙上，使得分子囊化吸附劑的濃度百分比為80%，酒精的濃度百分比為20%，並在70°C下乾燥，使得酒精揮發，根據卷接要求分切寬度為26. 5mm,即製得功能捲菸紙。按照常規方法生產捲菸，與對照捲菸相比(採用相同定量和透氣度普通捲菸紙)， 本發明功能捲菸紙可降低捲菸煙氣一氧化碳11. 8%，亞硝胺20. 6%。實施例四
取700公斤木漿，加入碳酸鈣500公斤，配製重量百分數為40%的檸檬酸鉀和重量百分數6%的檸檬酸鈉在助燃劑添加處加入，按常規造紙方法生產捲菸紙，在設備上控制捲菸紙特性為定量觀克/米2，透氣度60柯瑞斯塔。配製質量百分數為60%的殼聚糖溶液，在其中加入質量百分數為25%的SBA-15負載銅錳複合氧化物，攪拌均勻，在低溫(0°c)下靜置過夜，高壓分散器18000rpm分散2min， 高壓勻質兩次，然後經抽濾、沉澱，並在65°C下真空乾燥，製得分子囊化吸附劑。取25公斤分子囊化吸附劑與25公斤酒精混合均勻後，使得分子囊化吸附劑的濃度百分比為50%，酒精的濃度百分比為50% ；在捲菸紙施膠機後部增加噴淋裝置，將配好的溶液直接噴灑在捲菸紙上，並在80°C烘缸溫度下乾燥，使得酒精揮發，根據卷接要求分切寬度為26. 5mm,即製得功能捲菸紙。按照常規方法生產捲菸，與對照捲菸相比(採用相同定量和透氣度普通捲菸紙)， 本發明功能捲菸紙可降低捲菸煙氣一氧化碳14. 8%，亞硝胺15. 7%。
權利要求
1.一種功能捲菸紙，它包括一種用造紙工藝製備而成的普通捲菸紙，其特徵在於所述的普通捲菸紙表面噴灑或浸塗有一種降低捲菸煙氣一氧化碳和亞硝胺等有害物質含量的分子囊化材料層。
2.根據權利要求1所述的功能捲菸紙，其特徵在於所述的分子囊化材料層主要由壁材和固體吸附劑構成，所述的壁材包括甜甙素、殼聚糖或澱粉；所述的固體吸附劑包括沸石、 MCM-48、SBA-15負載銅、錳、鋅、鐵、鋁、鈦等的氧化物、複合氧化物的一種或幾種。
3.—種如權利要求1或2所述的功能捲菸紙製備方法，其特徵在於該製備方法是先在造紙機上完成捲菸紙的製造，在造紙機的燃燒調節劑加入點後引入噴淋裝置，將分子囊化材料配製成分子囊化吸附劑溶液，並將該溶液均勻噴灑在捲菸紙上，然後再經烘缸乾燥; 或在捲菸紙製造完成後，將分子囊化材料配製成分子囊化吸附劑酒精溶液，並將該溶液在塗布機上對捲菸紙進行均勻浸塗，然後再經低溫烘缸乾燥，烘缸溫度控制在60-80°C間，至酒精完全揮發；所述分子囊化吸附劑添加量佔捲菸紙重量的質量百分數為1_20%。
4.根據權利要求3所述的功能捲菸紙的製備方法，其特徵在於所述的分子囊化吸附劑酒精溶液的配製過程為配製一定質量百分數為40-80%的壁材溶液，在其中加入佔壁材溶液質量百分數為1-40%的固體吸附劑，攪拌混合均勻，在0-4 °C下靜置過夜， 18000-22000rpm,高壓分散0. 5-2min,高壓勻質兩次，然後經抽濾、沉澱、洗滌，在55_65°C 下真空乾燥，製得分子囊化吸附劑，再將分子囊化吸附劑與酒精按任意比例混合即得分子囊化吸附劑酒精溶液。
5.根據權利要求4所述的功能捲菸紙製備方法，其特徵在於所述的壁材溶液的質量百分數為60-70%，在其中加入佔壁材溶液質量百分數為20-30%的固體吸附劑。
全文摘要
一種功能捲菸紙及製備方法，它包括一種用造紙工藝製備而成的普通捲菸紙，所述的普通捲菸紙表面噴灑或浸塗有一種降低捲菸煙氣一氧化碳和亞硝胺等有害物質含量的分子囊化材料層；先在造紙機上完成捲菸紙的製造，在造紙機的燃燒調節劑加入點後引入噴淋裝置，將分子囊化材料配製成分子囊化吸附劑溶液，並將該溶液均勻噴灑在捲菸紙上，然後再經烘缸乾燥；或在捲菸紙製造完成後，將分子囊化材料配製成分子囊化吸附劑酒精溶液，並將該溶液在塗布機上對捲菸紙進行均勻浸塗，然後再經低溫烘缸乾燥，至酒精完全揮發；所述分子囊化吸附劑添加量佔捲菸紙重量的質量百分數為1-20%；它具有分子囊化工藝簡單，吸附劑添加方便，能降低捲菸煙氣一氧化碳和亞硝胺等有害物質含量等特點。
文檔編號D21H25/06GK102242527SQ2011101236
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月13日 優先權日2011年5月13日
發明者周明華, 王平軍, 黃曉鋼 申請人:民豐特種紙股份有限公司