用于纤维素酯加速脱乙酰化的催化剂引入方法与流程

本发明总体上涉及可降解香烟滤嘴，其包含纤维素酯和碱性材料、酶材料、或碱性材料和酶材料的组合。特别地，本发明涉及用于将碱性材料、酶材料、或其组合掺入包含纤维素酯的香烟滤嘴中的方法。

背景技术：

1、纤维素酯广泛用于许多目的，包括用于模制制品和作为香烟滤嘴中的乙酸纤维素丝束。尽管纤维素酯(如乙酸纤维素)是已知会降解的生物聚合物，但降解速率比天然纤维素慢。例如，香烟滤嘴可能需要长达15年来降解，因为乙酸纤维素不会降解直至去除足够的乙酰基，从而允许微生物识别材料进行降解。吸烟后，滤嘴经常被丢弃在环境中并且是世界上最常见的人造垃圾形式之一。据估计，每年有4.5万亿个香烟滤嘴成为垃圾。由于乙酸纤维素的降解时间和滤嘴中所含的增塑剂，垃圾保留比期望的更长。尽管已经尝试形成包含乙酸纤维素的可生物降解滤嘴，但由于多种原因这些尝试均未成功，包括由于改性和/或添加剂而导致香烟味道的不希望的变化以及降解时间未充分缩短。由纤维素酯制成的模制制品受制于类似的缺陷。

2、美国专利号5,084,296(通过援引并入本文)披露了一种组合物，其包含乙酸纤维素或其他纤维素酯以及锐钛矿型氧化钛，该氧化钛具有(1)不小于30m2/g的比表面积，(2)0.001至0.07μm的初级粒径，或(3)不小于30m2/g的比表面积和0.001至0.07μm的初级粒度。为了提高可光降解性和可分散性，氧化钛的表面可以用磷酸盐或其他磷化合物、多元醇、氨基酸或其他来处理。使用平均取代度不超过2.15的低取代纤维素酯确保了高的可生物降解性。组合物可进一步含有增塑剂和/或脂肪族聚酯、生物降解促进剂(例如有机酸或其酯)。可降解纤维素酯组合物是高度可光降解和可模制的，并且因此可用于制造各种制品。

3、美国专利号8,397,733(通过援引并入本文)披露了一种可降解香烟滤嘴，其包括膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件和围绕过滤元件的滤棒成型纸、以及分散在丝束中的丸剂。丸剂包括适于催化乙酸纤维素丝束水解的材料，该材料用水溶性或水可渗透材料的内层和d.s.在2.0-2.6范围内的乙酸纤维素的外层包封。

4、美国专利公开号2009/0151738(通过援引并入本文)披露了一种可降解香烟滤嘴，其包括膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件、围绕过滤元件的滤棒成型纸、以及与丝束接触的包衣或丸剂。包衣和/或丸剂可由适于催化乙酸纤维素丝束水解的材料和水溶性基质材料构成。材料可以是酸、酸式盐、碱、和/或适于产生酸的细菌。包衣可以施加到丝束、滤棒成型纸或二者上。丸剂可以放置在过滤元件中。当水接触水溶性基质材料时，适于催化水解的材料被释放并催化乙酸纤维素丝束的水解和随后的降解。上述内容也适用于由纤维素酯制成的制品。

5、相应地，需要有助于降解用于香烟滤嘴中的纤维素酯的材料的受控和持续的释放。

技术实现思路

1、在一些实施例中，本披露涉及一种可降解香烟滤嘴，其包括：包括膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件，其中该乙酸纤维素具有大于1.3的取代度(ds)；包含碱性材料、酶材料、或其组合的催化剂；以及至少部分地围绕该过滤元件的滤棒成型纸；其中将该催化剂掺入该过滤元件、该滤棒成型纸、或其组合中的至少一个中，并且其中该催化剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使该膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。该过滤元件可以包含分散在整个该丝束中的多个颗粒，其中这些颗粒包含该催化剂。这些颗粒的粒度的范围可以为从500纳米至800微米。该香烟滤嘴的滤棒成型纸可包含该催化剂。该滤棒成型纸可浸渍有该催化剂、包覆有该催化剂、或其组合。该过滤元件可包含多根浸渍有该催化剂、包覆有该催化剂、或其组合的纤维。这些纤维可以包含聚乙烯醇、纤维素醚、聚乙二醇、或其组合。该过滤元件可以包括多个段，其中这些段中的至少一个包含该催化剂。分段滤嘴可以具有小于3.5mm水/mm长度的包封压降。包含该催化剂的一个或多个段可以呈中空管、环、或穿孔盘的形状。包含该催化剂的一个或多个段可浸渍有该催化剂、包覆有该催化剂、或其组合。该香烟滤嘴可进一步包括包围该过滤元件的硬壳，其中该硬壳包含该催化剂。该硬壳可以包括跨面直径分开的薄壁直立圆柱体。该硬壳可浸渍有该催化剂、包覆有该催化剂、或其组合。该香烟滤嘴的滤棒成型纸可包括聚合物膜。该聚合物膜可以包含粘结剂。该聚合物膜可以包含该催化剂。包含该催化剂的聚合物膜可浸渍有该催化剂、包覆有该催化剂、或其组合。碱性材料可以具有至少7.4、优选至少7.6的ph。碱性材料可以包括氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、碱性氧化铝、或其组合中的至少一种。催化剂可以包含碱性材料和酶材料，其中酶材料包括酯酶、纤维素、葡糖苷酶、或其组合。酶材料可以包括酯酶。酶材料可以包括酯酶以及纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合中的至少一种。催化剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内可使膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少20％、优选至少30％、更优选至少60％。

2、在一些实施例中，本披露涉及一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：气溶胶产生制品，其中该气溶胶产生制品包括：气溶胶形成基材；支撑元件；气溶胶冷却元件；以及吸嘴，其中该吸嘴包括：包括膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件，其中该乙酸纤维素具有大于1.3的取代度(ds)；包含碱性材料、酶材料、或其组合的催化剂；以及至少部分地围绕该过滤元件的滤棒成型纸，其中将该催化剂掺入该过滤元件、该滤棒成型纸、或其组合中的至少一个中，并且其中该催化剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使该膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。

3、在一些实施例中，本披露涉及一种丝束捆，其包括多根乙酸纤维素纤维和至少一根包含催化剂的纤维。该至少一根纤维可以由水溶性纤维形成。该至少一根纤维可以由聚乙烯醇、纤维素醚、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸、聚丁二酸丁二酯、聚羟基烷酸酯或其组合形成。该至少一根纤维可以具有相对于多根乙酸纤维素纤维中的单根乙酸纤维素纤维的尺寸从1比100至100比1的纤维尺寸。

技术特征：

1.一种可降解香烟滤嘴，其包括：

2.如权利要求1所述的滤嘴，其中，该过滤元件包含分散在整个该丝束中的多个颗粒，并且其中，该多个颗粒包含该催化剂，优选地其中，该多个颗粒的粒度范围为从500纳米至800微米。

3.如权利要求1所述的滤嘴，其中，该膨化的乙酸纤维素包含乙酸纤维素纤维和至少一根浸渍有该催化剂、包覆有该催化剂、或其组合的纤维。

4.如权利要求3所述的滤嘴，其中，该至少一根纤维包含聚乙烯醇、纤维素醚、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸、聚丁二酸丁二酯、聚羟基烷酸酯或其组合。

5.如权利要求4所述的滤嘴，其中，该至少一根纤维以相对于乙酸纤维素纤维的尺寸从1:100至100:1的比率存在。

6.如权利要求1所述的滤嘴，其中，该过滤元件包括多个段，并且其中，这些段中的至少一个包含该催化剂，优选地其中，包含该催化剂的段呈中空管、环、或穿孔盘的形状。

7.如权利要求6所述的滤嘴，其中，包含该催化剂的该段浸渍有该催化剂和/或包覆有该催化剂。

8.如权利要求1所述的滤嘴，其中，该滤嘴进一步包括包围该过滤元件的硬壳，其中该硬壳包含该催化剂。

9.如权利要求1所述的滤嘴，其中，该滤棒成型纸包括聚合物膜。

10.如权利要求11所述的滤嘴，其中，该聚合物膜包含粘结剂、增塑剂、和/或该催化剂。

11.如权利要求1所述的滤嘴，其中，该碱性材料具有至少7.4、优选至少7.6的ph。

12.如权利要求1所述的滤嘴，其中，该碱性材料包括氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、碱性氧化铝、或其组合中的至少一种。

13.如权利要求1所述的滤嘴，其中，该催化剂包含碱性材料和酶材料，并且其中该酶材料包括酯酶、纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合。

14.一种气溶胶产生装置，其包括：

15.一种丝束捆，其包括多根乙酸纤维素纤维和至少一根包含催化剂的纤维，优选地其中该至少一根纤维由聚乙烯醇、纤维素醚、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸、聚丁二酸丁二酯、聚羟基烷酸酯或其组合形成。

技术总结
本文披露了一种可降解香烟滤嘴，其包含纤维素酯并且包括包含碱性材料、酶材料或其组合的催化剂。该催化剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内可使膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。因此，本文所述的滤嘴比其他已知的乙酸纤维素丝束滤嘴降解得更快。

技术研发人员：M·库姆斯,C·帕尔克,A·米乐尔
受保护的技术使用者：醋酸纤维国际有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12