过滤嘴

一旦过滤嘴功能的发展超出了它们纯粹作为嘴状部件的使用，卷烟过滤嘴就演变成为烟雾粒子减少的机械装置，以减少焦油和尼古丁的吸入量。卷烟过滤嘴的三种主要功能包括直接拦截、惯性压紧和扩散沉淀，最普遍的是直接拦截过滤嘴。过滤是一个复杂的过程，也就是说焦油小滴从烟雾中分离出来后，当它们到达过滤嘴材料的表面时就附着在上面。

醋纤滤嘴

自从引进卷烟过滤嘴50年来，醋酸纤维这种材料就占据了显著的位置，是生产周期中最不寻常的材料，即使对以保守著称的卷烟业来说也是这样。毫无疑问，醋酸纤维成为低焦油和高焦油卷烟消费者都广泛接受的机械过滤嘴。这些年来，由于可接受性和市场的商业需求，醋酸纤维的厚度或规格已经从1.8登尼尔达到了5.0登尼尔。这就使它能够制成一系列适应不同压力和不同保留特性的过滤嘴。总之，纤维越精细，卷烟过滤嘴的过滤效率就越高。

如果没有过滤嘴的通风功能，醋酸纤维可能仍不是最重要的材料，因为出于卷烟设计和低焦油挥发卷烟的需要，此种材料的性能超过了可接受的特性。不过，滤嘴通风功能的出现减少了烟雾的挥发，包括不能通过其它措施降低的一氧化碳，以及减少卷烟压降，这在某种意义上就是去除醋酸纤维的压力。

卷烟焦油和尼古丁的挥发随着过滤嘴的增长而减少。在20年前，过滤嘴通常长为20毫米，25毫米、27毫米甚至31毫米长的过滤嘴都很常见。过滤嘴长度的增加，一方面使卷烟中的烟草成分含量减少了，另一方面也使得吸食卷烟所产生的烟雾减少了。过滤嘴越长，减少烟雾的效果越好。还没有找到完全替代醋酸纤维的新材料。

纸过滤嘴

实际上，在20世纪六七十年代，英国生产的所有卷烟都使用双滤嘴，在过滤嘴末端还有一层装饰纸。到了20世纪70年代后期，大多数公司开始生产他们自己的醋酸纤维过滤嘴。随着KDF2——乙酸酯过滤嘴制造商的出现，对纸张的使用大大减少了。总之，纸，准确地说是半绉丝纸，更便宜一些，却比醋酸纤维有更强的去除焦油和尼古丁的能力。那么为什么今天不再使用了呢？纸张没有被广大消费者所接受的原因是它有“纸张的味道”，消费者往往不喜欢这一点。因此，除了以上提到的纸张用于双重过滤嘴中，纸张过滤嘴从来没有像醋纤过滤嘴那样受欢迎。最大的负面影响是，纸张较软，在吸烟的过程中污染严重，因此不宜直接作为过滤嘴使用。如果不是由于醋酸纤维被看作是减少烟雾的工具，也许纸过滤嘴早就被广泛接受了。

Lyocell滤嘴

Lyocell是一种再生纤维素，是由Accordis公司于20世纪90年代末开发的。当它转化为一种纸用来制成过滤嘴时，它可能是最有效的过滤嘴。与传统的半绉丝纸和醋酸纤维的效率相比，Lyocell的纤维组织非常多，大大改善了去除烟雾的效率。

有说服力的是，Lyocell过滤嘴实际上非常有效，因为它不用借助于高水准的通风环节就能非常容易地达到低焦油和低尼古丁挥发的水平。因此，它使卷烟中一氧化碳的挥发减少。另外，使用更长的过滤嘴，能达到管制要求所规定的焦油和尼古丁的含量，以及一氧化碳的释放量。在卷烟市场上，Lyocell过滤嘴要争得一席之地不太容易，消费者不适应使用此种过滤嘴。

1925年，匈牙利人Aivaz发明了用皱纸或皱纸与纤维素软填料制造的过滤嘴，以及生产这种过滤嘴的机器。

1930年，用棉花作过滤材料的第一个卷烟滤嘴问世。

1935年，英国一家机械制造商推出一款生产过滤嘴卷烟的机器，使过滤嘴的生产和组装进入商业化阶段。

1948年，菲尔创纳在英国东北部建立了第一个过滤嘴开发与生产工厂。

1952年，美国Laurillard公司生产出加石棉过滤嘴的香烟。

1956年，美国率先研制成以活性炭为过滤材料的过滤嘴卷烟。

1959年，我国推出第一支过滤嘴卷烟。

1960年，出现第一个特种过滤嘴——由醋酸纤维素材料和Myria纸材料结合在一起构成的二元过滤嘴。

1970年，美国、捷克等国研究成功以聚丙烯丝束作为过滤嘴材料。

1980年，过滤嘴卷烟在世界卷烟市场大为畅销，中国第一次进口卷烟过滤嘴。

1982年，我国推出第一支使用二元碳过滤嘴的卷烟。

卷烟烟雾中包含有微粒，通常称之为焦油。焦油中含有大量的化学成分，有4000到5000种，都是烟草不完全燃烧的产物。除了焦油外，卷烟烟雾中还包含有其他物质，如“蒸汽”或“气体”相，也包括挥发性的烟草燃烧物质，如乙醛以及其它低分子重量成分。卷烟烟雾中的其他相，如“半挥发性”相，其中包括许多燃烧物质，与微粒和蒸汽相等同。卷烟滤嘴能够过滤烟雾成分，不过不是所有的过滤嘴都能去除所有的化学成分。

过滤嘴的发展是卷烟发展到一定阶段的产物。在过滤嘴最初出现的时候，主要是作为卷烟的嘴状部件，起装饰作用，几乎没有其他的功能。随着卷烟技术的发展，以及人们对低害卷烟的最求，过滤嘴逐渐从可有可无的地位，转化为卷烟中不可或缺的一部分，并承担了降焦减害的功能。

为了达到要求的功能，过滤嘴正在从普通的单一醋酸纤维过滤嘴，向多重滤嘴，以及多种材料制成的过滤嘴方向发展。这些新型的过滤嘴正逐渐得到卷烟制造商和消费者的青睐。在2005年，这种趋势逐渐明朗。

过滤嘴降焦减害新功能

2005年2月份，世界卫生组织的烟草控制框架公约生效了，全球的控烟活动增加了，人们的健康意识也大大增强了，过滤嘴的功能已经超出了最初装饰的功能，演变为烟雾粒子减少的机械装置，以减少其中的焦油和尼古丁含量。

焦油指的是卷烟烟雾中包含的微粒。焦油中包含了4000到5000种化学成分，是烟草不完全燃烧的结果。除了焦油外，卷烟烟雾中还包含有其他物质，如"蒸汽"、"气体"相和"半挥发性"相。卷烟滤嘴能够从这三个阶段过滤烟雾成分，不过不是所有的过滤嘴都能从所有的相中去除所有的化学成分。

卷烟过滤嘴主要通过三种机理清除有害物质：直接拦截、惯性压紧和扩散沉淀，最普遍是直接拦截。这是一个复杂的过程，也就是说焦油小滴从烟雾中分离出，当它们达到过滤嘴材料的表面时就附着在上面。

滤嘴技术能向卷烟设计者们提供多种节约的解决方案。这些包括比标准的醋酸纤维滤嘴在每单位压力点能保留较高焦油和尼古丁含量的滤嘴，效力更大的碳滤嘴，交替使用吸附材料和化学吸附材料的滤嘴，允许使用空气流通的办法减少化合物中的气体和蒸汽。

过滤嘴功能的增强往往会影响到卷烟的味道。为了生产消费者能接受但危险性较少的产品，理想的解决办法就是能够有选择地减少烟气中的有害化合物，而允许使吸烟者感到满意的那些化合物通过滤嘴。有选择地消除个别化合物的唯一办法就是使这些化合物扩散到能消除的媒介体上，然后利用某种吸附作用，或者利用化学反应从烟气中消除掉。

另外，过滤嘴的长度对降低卷烟焦油和尼古丁挥发物方面有着重要作用。在15到20年前，过滤嘴通常长为20毫米，25毫米甚至27毫米和31毫米的过滤嘴都很常见。过滤嘴长度的增加，一方面使卷烟中的烟草量减少，另一方面使卷烟所产生的烟雾减少了，过滤嘴越长，减少烟雾的效果越好。

新型过滤嘴浮出

在新形式方面，卷烟过滤嘴突破了单一过滤嘴的形式，向复合过滤嘴的方向发展，推出双重、三重甚至更多重的过滤嘴。在中国，最常用的双重过滤嘴是菲尔创纳制造的CPF过滤嘴。这种滤嘴与传统的活性醋酸纤维双滤嘴结合在一起，使产品具有独特的外观，用来区别品牌，同时能利用CPF滤嘴的碳性能和增强持续力的功效，降低产品的危害。另外，CPF滤嘴具有送香味系统，能散发香味。

另外，还有许多基于不同于醋酸纤维材料制成的过滤嘴，为新型过滤嘴的发展开阔了思路

未来发展趋势

无论什么类型的新型卷烟过滤嘴都是基于消费者的需求开发出来的。过滤嘴制造商正顺应这种要求，开发许多能达到这种要求的新型过滤嘴。

在可预见的将来，醋酸纤维丝将继续保持其在卷烟过滤嘴材料中的地位。不过，活性炭做为吸附剂，用来吸附挥发的卷烟烟雾的功能正在增强。炭过滤嘴最终将取代醋酸纤维过滤嘴。

2012年2月10日，一条号称“烟草企业员工爆出惊天秘密”的微博受到广泛关注，截至2月11日23时，该微博已被转发13万次。据了解，网帖中提及“国内香烟偷换的聚丙烯过滤嘴中含有剧毒”内容实系谣言。

据了解，早在1992年，国家烟草专卖局即曾下发过《关于综合治理烟用聚丙烯滤嘴材料和滤棒生产的通知》，1996年，国家烟草专卖局又下发关于印发《烟用聚丙烯加胶滤棒生产安全管理暂行规定》的通知。对烟用聚丙烯加胶滤棒生产的有机溶剂型胶粘剂性能、生产安全操作规程、仓储管理等做出具体规定。1999年，国家烟草专卖局又发布了《烟用聚丙烯丝束管理办法（试行）》，对烟用聚丙烯丝束的生产和流通秩序作出了规定。由此可见，所谓“隐藏了十年的秘密”和烟草行业“私自”更换过滤嘴材料降低成本，均属无稽之谈。

“过滤嘴有害”的说法应源自上世纪九零年代末《上海译报》翻译的一篇文章，文中称“1995年1月15日出版的一期美国《癌症研究》杂志载文指出，原本用以减少焦油吸入量的香烟过滤嘴，对人体也有潜在的危险性：它的细小的纤维会在吸烟者吸烟的过程中被吸入人体，并停留在肺部，从而对人体产生伤害。”由此可知，并非某一类型的香烟过滤嘴会造成人体伤害，而是所有类型的香烟过滤嘴都有此潜在危险性。不过，这与所谓“烟草企业员工爆出惊天秘密”实属风马牛不相及。2100433B

卷烟过滤嘴丝束，用于加工卷烟过滤嘴的专用丝束。简称烟用丝束。

气力输送机介绍

滤棒气力输送机是一种用于香烟过滤嘴棒自动输送的烟草工业专用设备。它利用带有沿圆周均匀分布的纵向容纳槽的发射轮，将上游存储库分配的过滤嘴棒逐支取出，并利用清洁压缩空气通过密封的金属输送管道，高速、自动、长距离地输送到下游过滤嘴接装设备上的滤棒接收装置。其核心部件发射轮与密封弧块之间的密封，是整个设备的关键技术之一。

气力输送机结构及原理

逆时针旋转的发射轮正下方有与之配合的密封弧块，密封弧块可以上下运动，处于工作状态时上升至最上位置，其内弧面与发射轮外圆柱面配合，使容纳槽封闭形成密封腔。密封弧块底部有一个呈长腰圆形的配气口，发射轮上每一个容纳槽的端面都有一个压缩空气喷嘴，并且该喷嘴有一个较窄的配气槽与发射轮外圆柱面连通。过滤嘴棒堆积在发射轮的上半部分，在重力、摩擦力和容纳槽之间叶片的综合作用下，过滤嘴棒能够顺利的落入容纳槽中。发射轮左上方有一个同样逆时针旋转的剃料辊，并且其粗糙的圆柱表面线速度高于发射轮表面线速度 V0,其作用是保证每一个容纳槽中最多只能落入一支过滤嘴棒。发射轮后端面下方正中央，有一个近似方形的输出口与密封的金属管道相连接。当发射轮旋转至配气槽与密封弧块底部的配气口重叠时，压缩空气立即从喷嘴中喷出，容纳槽中的过滤嘴棒在压缩空气的推动下，通过方形输出口进入输送管道，直至到达下游的滤棒接收装置。

传统的滤棒气力输送机采用接触式密封方式，发射轮与密封弧块之间的配合间隙 ，由于运动的发射轮与静止的密封弧块之间存在干摩擦，也就必然存在零件的磨耗问题。为延长使用寿命，降低运行阻力，通常的做法是发射轮采用耐磨的淬硬钢制造，而密封弧块采用低摩擦系数的高分子材料，以牺牲密封弧块的方式换取发射轮的较长工作寿命。过滤嘴棒在压缩空气的推动下高速射出时，也会造成密封弧块表面的局部磨损形成沟槽。一般条件下，密封弧块使用半年或者更短的时间就需要更换，造成设备的使用和维护成本偏高。另外，即使采用低摩擦系数的高分子材料来制造密封弧块，作用在密封弧块上的夹紧力也不能过大，否则会增大摩擦阻力，加剧磨损，这就需要在夹紧力的大小上作出让步。由于设备运行时作用在密封弧块上的压缩空气压力存在脉动，实际情况是密封弧块也会跟随压缩空气的脉动而上下振动，这一振动有损设备运行的稳定性，阻碍设备工作效率的提高。本文所述的新型结构，将采用非接触密封方式来解决密封和零件磨耗等一系列问题。

气力输送机原理

对于滤棒气力输送机来说，非接触密封就是要消除存在相对运动的发射轮与密封弧块之间因接触而产生的滑动摩擦，从而达到从根本上解决密封弧块磨损问题的目的。当间隙 δ>0，压缩空气泄漏量 qr 足够小且能够满足工程要求时，就可以视为非接触密封。将发射轮与密封弧块之间的厚度为 δ 的圆弧空间区域展开。

平面缝隙流动模型。Y 轴上方的阴影区域表示以线速度 V0 运动的发射轮外圆柱表面，压力 P1=P, P2=0, 压差 P=P1-P2=P,Vy 表示压缩空气泄漏时的流动方向。由于发射轮和密封弧块左右对称，压缩空气从中间向左右两侧泄漏的流动方向 Vy 正好相反。根据流体力学中平面缝隙流动的流量公式：qr=B ( PΔδ3 ± V0 ),（式12μl 2中B 为垂直于 Vy 方向的宽度，在此可等效于发射轮的长度，l为沿运动方向的长度，可等效于密封弧块的弧长，μ 为空气运动粘度）当 V0 与 Vy 同向时，公式中±取 ，相反则取－，在此可以知道公式后半部分的值为 0，即qr=B Pδ3 。受结构和工作条件的12μl限制，设计中只能通过尽量减小 δ 来达到减小 qr 的目的。因为 qr 与 δ 的 3 次方成正比，减小 δ 可以收到显著的效果。

气力输送机结构

前支承轮、发射轮、后支承轮同轴布置，发射轮两端有伸出轴分别支承在前后支承轮内部的两个超精密双列圆柱滚子轴承上，实现发射轮径向定位。由于该双列圆柱滚子轴承外圈无挡边，轴承内圈和滚子组可以相对外圈作一定幅度的轴向位移。发射轮轴向定位由前支承轮一端的伸出轴上一个双列深沟球轴承提供，并能够调节发射轮后端面与后支承轮之间的功能间隙大小。发射轮运转的动力由后支承轮一端的伸出轴输入。前后两支承轮的外圆直径与密封弧块的内圆弧直径均为a，发射轮直径b 略小于a，非接触密封的配合间隙δ=（a-b）/2。要保证可靠的密封，应尽可能减小配合间隙δ，否则会因为压缩空气泄漏量q_r过大而无法实现预期的非接触密封。在工程应用中，考虑到相关各零件的加工误差、装配误差、双列圆柱滚子轴承回转精度等因素的影响，应使δ 取一个合理的数值。

气力输送机轴承预紧

非接触密封要求配合间隙δ 数值极小且能够维持恒定，这就要求发射轮有很高的几何精度和回转精度，因此结构中采用超精密双列圆柱滚子轴承作为其径向支承。这种轴承的滚子与内外滚道的接触为线接触且滚子数量较多，与点接触的球轴承相比，能够提供更高的径向刚度；而轴承内孔带有1:12 的锥度，可以通过推动轴承内圈相对锥形轴颈移动来消除径向游隙，并且在滚子与内外圈之间产生预紧，其作用是通过增加径向刚度来提高发射轮的回转精度。当轴承外圈滚道直径d₁小于滚子组外切圆直径d₂时，预紧便产生了。当密封弧块在气缸顶推作用下与前后支承轮紧密配合时，前后支承轮相对发射轮必然会产生微量的位移，这个位移必须小于δ，否则会破坏非接触密封，具体表现为发射轮与密封弧块接触，摩擦会造成驱动电机过载和零件损伤。但轴承预紧量也不能过大，否则会增大轴承旋转时的阻力和温升，影响轴承使用寿命。可以通过控制轴承内圈相对轴端的距离d₃来调节预紧量的大小。

气力输送机密封弧块驱动

当滤棒气力输送机正常工作时，密封弧块在气缸的顶推作用下与前后支承轮紧密贴合，并通过内外圆弧的几何外形实现自动对中。机器工作时压缩空气作用在密封弧块中央区域，产生向下的推力，因此密封弧块必须有足够的锁紧力来保证可靠的密封。当机器停机或检修时，密封弧块需下落到最下方的极限位置。为实现密封弧块升降运动和可靠的锁紧，结构中采用了 3 个双作用气缸来实现密封块的驱动。当机器处于待机状态时，各气缸的活塞杆都处于缩回状态，接到 PLC发出的启动信号后，阀岛相应的阀片动作，中间与密封弧块连接的小直径气缸活塞杆首先伸出，而且空气压力和流量可调节，以控制密封弧块上升的力和速度，当密封弧块接触前后支承轮时，缸体外面的磁感应式接近开关检测到活塞上的磁环并发出信号给 PLC，然后两个并联连接的大直径气缸同时动作，直至将密封弧块锁紧；下降动作过程则相反，两个大直径气缸先启动，当缸体外面的磁感应接近开关都检测到活塞杆缩回到位之后，小直径气缸才开始动作。这样的好处是，先用仅能克服密封弧块重力的较小的推力使密封弧块上升到位，既保证意外情况发生时操作人员的安全，又能最大限度的消除密封弧块与前后支承轮的碰撞。两个大直径气缸虽然气路并联，但由于活塞与缸体内壁的摩擦和粘滞作用，很难保证活塞杆伸缩完全同步，采用上述结构则很巧妙地回避了要求同步的问题。

气力输送机应用效果

实践证明，采用上述非接触密封结构的滤棒气力输送机运行稳定可靠，压缩空气和电能消耗比较低，发射轮组件和密封弧块实现了与整机同寿命设计，使用维护非常方便，可以为烟草行业用户带来可观的经济效益。