长期以来,了解吸烟危害的本质是一项艰巨而复杂的任务,现在已知的卷烟烟气中的化学成分有5000余种,对其中有害成分的研究一直是全球重要的科技攻关课题。
近几年,随着电子烟在国内外逐渐兴起,又给烟气分析提出了更高的要求。电子烟与普通卷烟的作用机理存在一定差别,现行的卷烟烟气用过滤材料具有一定的局限性。
加热不燃烧型电子烟与普通卷烟 (入口温度<30℃)相比,烟气在穿过过滤材料时温度较高 (约40~50℃),且电子烟本身也含有比传 统卷烟较多的水分,因此使用过滤材料检测电子烟时,会有大量的水气透过过滤材料在补集器后端凝结,造成测试数据不准确。
研究通过探究过滤材料吸水量的影响因素,采用多层复合工艺,研究了多种 纤维原料及配比对过滤效率、过滤阻力以及吸水量的影响,试制了一种过滤效率≥99.9%,过滤阻力≤360 Pa, 且吸水能力强的过滤材。
1.实 验
模拟吸烟机测试过程,采用间歇式真空泵连接捕集器,在捕集器前方放置小型加湿器,如图1所示:

根据前期的研究结果,市面卷烟烟气用过滤材料 一般定量 220 g/m2,过滤效率≥99.9%,过滤阻力≤ 360 Pa,抗张强度 (纵横向平均) 0.8kN/m 左右。
2.纤维原料对过滤效率和过滤阻力的影响
采用木浆、 丝光浆、棉浆和维尼纶分别作为吸水层复合玻璃纤维过滤层,所制滤材均能达到过滤效(≥99.9%) 的 要求。使用木浆和棉浆作为吸水层大幅提高了滤材的过滤阻力,远超过过滤阻力≤360 Pa 的要求;而使用丝光浆和维尼纶作为吸水层,滤材过滤阻力≤360 Pa, 可以满足要求。
丝光浆吸水层的工艺优化上文中使用丝光浆作为吸水层时,存在强度较差,滤材掉毛的问题,为提高丝光浆吸水层的强度,过滤层工艺同上文,吸水层定量为100 g/m2 进行工艺改进,如表2所示:

再对吸水层吸水性能以及过滤材料应用性能进行研究,得出由于加热不燃烧型电子烟在烟气检测过程中会产生更多的水分,本研究设计了一种适用于加热不燃烧型电子烟烟气检测的过滤材料,在过滤效率和过滤阻力达到要求的前提下,滤材的吸水量为市售烟气过滤材料的近2倍。
滤材的吸水量主要由滤材的定量决定,随着滤材定量的提高,吸水量增加,当过滤层定量为 120 g/m2,吸水层定量为300 g/m2时,吸水量1.94 g。
提高吸水层的定量会增加滤材的过滤阻力,与棉浆、木浆、丝光浆相比,维尼纶纤维作为吸水层的主要纤维原料时,对过滤阻力的影响最小。
维尼纶作为吸水层时,滤材强度较差,滤材表面有掉毛的现象,当在维尼纶中添加增强作用的涤纶 纤维时,滤材表面的掉毛现象可明显改善。