CN105200865B - 非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸及其制备方法，该隔热卷烟纸表层纸、隔热介质层、底层纸和浸润阻隔层。其中，隔热介质层由微米热塑性聚合物颗粒和纳米SiO₂气凝胶颗粒及微米TiO₂颗粒。通过预热和电晕电极与辊筒电极之间形成的静电吸附结构，使表层纸在静电吸附力作用下形成均匀铺层的隔热介质层，再通过连续回转的加热加压对辊，将底层纸通过熔融的热塑性聚合物颗粒相互粘合，形成表层纸和底层纸之间含有纳米SiO₂气凝胶和微米TiO₂的隔热双层纸复合结构。本发明隔热卷烟纸的隔热效果良好、抗张强度符合要求，其制备方法不使用麻浆、木浆等优质纤维原料。

Description

非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸及其制 备方法

技术领域

本发明涉及烟草技术领域，具体涉及非燃烧型低温卷烟，特别涉及一种非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸及其制备方法。

背景技术

近年来，新型烟草制品呈现快速发展态势，其原因：一方面由于传统烟草制品的消费人口比率在逐年下降；另一方面由于世界范围内的禁烟力度不断加大，为履行《烟草控制框架公约》中“防止接触烟草烟雾”的规定，许多国家制订和实施了严格的公共场所吸烟禁令。在此背景下，新型烟草制品既能较好地适应公共场所禁烟令，又能在一定程度上满足烟草消费者的个人爱好，故市场需求增速显现。

所谓新型烟草制品的主要特征是，不需要燃烧烟草，显著减少因高温热裂解产生的有害烟气成分；很少产生侧流烟气，可消除二手烟气对公共环境产生的影响，缓解吸烟和禁烟的矛盾；能在一定程度上满足消费者对吸烟的所需体验。

新型烟草制品主要包括低温卷烟、无烟气烟草制品和电子烟。其中，低温卷烟外观与传统卷烟极相似，在500℃以下只加热不燃烧烟草，而将烟草香味和满足感传递给消费者，基本没有侧流烟气。

在本领域中，这种只加热不燃烧烟草的低温卷烟，过去三十年来一直在发展中，并已经提出了许多种公知的形式，它们的共同特征是，燃烧一种碳质元件所释放的热量，通过主流烟气的对流加热，和/或通过一种导热良好的金属箔片(如铝箔)传导加热，使形成烟雾的气溶胶发生部分所含的烟雾基质获得热激发，产生烟草气雾。在既有的非燃烧型低温卷烟技术中，将碳质元件的燃烧热量传输给烟雾基质的热交换关系均设计成为一种非绝热系统，即包覆非燃烧型低温卷烟的卷烟纸，就隔热性能而言，仍属于“传统”意义上的卷烟纸。当然，除了隔热性能以外，这类所谓“传统”意义上的卷烟纸，已开发的新品成绩卓著，如降焦减害卷烟纸、选择性降CO卷烟纸，低侧流烟气卷烟纸、低引燃倾向卷烟纸、双层卷烟纸、生物卷烟纸，加香卷烟纸、彩色卷烟纸、改善吸味特殊功能卷烟纸、快燃卷烟纸等等。

但由于在非燃烧型低温卷烟制品中，包覆非燃烧型低温卷烟的卷烟纸并不发生燃烧，使得卷烟纸本身燃烧产生的热裂解对主流烟气和侧流烟气的影响不复存在，也使得通过调整卷烟纸的燃烧性能和透气度来控制并不存在的烟草燃烧，及由此影响主流烟气成分的措施，即除了抗张强度和伸长率外，所谓定量、透气度、不透明度、白度和燃烧度等“传统”卷烟纸的各项指标已变得意义不那么明确了。

已投放或投放过市场，但尚未获得商业成功的非燃烧型低温卷烟，如雷诺兹烟草公司(R.J.Reynolds Tobacco Company)以注册商标“普勒米尔”(Premier)和“艾里普斯”(Eclipse)，以及菲利普莫里斯有限公司以注册商标“阿可得”(Accord)和日本烟草公司的“Steam Hot One”及“AIRS”，在包覆这些非燃烧型低温卷烟的卷烟纸方面，也尚未形成特别区别于所谓“传统”意义上卷烟纸的专有技术。

根据周军锋等人在“卷烟纸中国专利申请状况分析”一文(中国造纸，Vo1.32，No.4，2013)介绍，截至2011年12月31日的192件卷烟纸中国专利申请中，有近70％左右的专利文献都以改善燃烧性、透气性及降焦减害等为目标。但以下新近的3项专利申请涉及用于非燃烧型低温卷烟制品的卷烟纸。

马龙等人的中国专利申请公布号CN 104195887A(一种低温加热型卷烟用不燃卷烟纸及其制备方法)，公开了一种低温加热型卷烟用不燃卷烟纸及其制备方法，主要采用碳酸钙作为不燃卷烟纸或抄造基纸的填料，不燃卷烟纸或抄造基纸的填料还包括氢氧化镁和氢氧化铝；不燃卷烟纸的1面或2面上通过机内表面施胶装置施涂有磷系阻燃剂的溶液或悬浮液与化学处理剂及表面施胶剂混合搅拌而成的涂料层，或抄造基纸的1面或2面上通过机外涂布或印刷方式涂有由磷系阻燃剂与成膜剂、粘度调节剂组成的涂布液。其制备主要是利用现成的卷烟纸抄造工艺流程设备和涂布工艺流程设备，成本低廉，可工业化生产。

王洪波等人的中国专利申请公布号CN 104452418A(一种带有铝箔的天然烟草纤维复合卷烟纸及其应用方法)，公开了一种带有铝箔的天然烟草纤维复合卷烟纸，是由可燃性天然烟草纤维纸和铝箔复合而成，且在整个复合卷烟纸上均布有透孔，可燃性天然烟草纤维纸的原料组成：木浆纤维15％～30％、天然烟草纤维20％～50％,填料碳酸钙15％～30％、助燃剂柠檬酸钾0.5％～5％、造纸助剂1％～5％，该纤维纸具有较高疏松度，透气度50～200CU、定量30～200g/m²，厚度为0.02～1mm。利用复合卷烟纸在卷制成新型烟草制品的烟支时，其铝箔层直接与烟丝接触，燃吸时通过燃烧铝箔外层的可燃性天然烟草纤维纸来加热铝箔进而加热烟丝。

郭军伟等人的中国专利申请公布号CN 104452479A(一种带有铝箔层的复合卷烟纸及其应用方法)，公开了一种带有铝箔层的复合卷烟纸，是由可燃性木浆纤维纸和铝箔复合而成，且铝箔上均布有透孔，所述可燃性木浆纤维纸的原料组成：木浆纤维55％～70％、填料碳酸钙15％～30％、助燃剂0.5％～5％、造纸助剂1％～5％，该纤维纸具有较高疏松度，透气度50～200CU、定量30～200g/m²，厚度为0.02～2mm。利用复合卷烟纸在卷制成新型烟草制品的烟支时，其铝箔层直接与烟丝接触，燃吸时通过燃烧铝箔外层的可燃性木浆纤维纸来加热铝箔进而加热烟丝。

而以下隔热纸或绝热纸的专利或专利申请，可能涉及到对“基于相变控温式燃料组件的非燃烧型低温卷烟制品”卷烟纸的应用，但这不能必然地解释为这些技术对“基于相变控温式燃料组件的非燃烧型低温卷烟制品”是合格的或适宜的。

刘政雄等人的中国专利申请公布号CN 101644018A(含有竹炭粒子的隔热纸，2008)，公开了一种含有竹炭粒子的隔热纸，该隔热纸包括：一基材与一隔热层，其中隔热层含有纳米竹炭粒子，竹炭粒子的粒径小于1000nm，最佳为小于100nm；隔热层包含粘着剂，粘着剂是藉由(甲基)丙烯酸系聚合物与异氰酸酯化合物、环氧化合物、三聚氰胺系树脂交联剂进行交联，隔热层涂布在基材的一表面。该隔热纸通过所添加的竹炭粒子将入射的近红外光吸收转换为易为人体吸收的远红外光的型态释放，达到隔热的效果。

刘艳新等人的中国专利CN 201210137599.4(一种耐高温绝热纸的制备方法)，公开了一种耐高温绝热纸的制备方法，其采用硫酸钙晶须矿物纤维、针叶木CTMP浆及耐高温酚醛树脂胶为主要原料，通过打浆、配料、抄片、干燥、浸胶等步骤制备出耐高温绝热纸，可用于工业电器元件发热部位耐温隔热、蒸汽管道的夹层保温、建筑墙体的保温隔热等领域。

周哲等人的中国专利申请公布号CN 103866602A和CN 103924476A(一种高强度超薄绝热纸及其制备方法和应用)，均公开了一种高强度超薄绝热纸及其制备方法和应用，低温绝热纸采用微玻璃棉与无碱短切纤维按100:2～3的比例混合，再经疏解、配浆、储浆、除渣、供浆、抄取、脱水、负压式干燥、收卷而成。可用于深冷液体储运容器、低温压力容器及配套管路的真空多层绝热结构中。

蔡国雄的中国实用新型专利CN 200720000791.3(隔热纸)，公开了一种隔热纸，其包括：一胶层；一隔热层，位于该胶层上；以及一薄膜层，位于该隔热层的一侧，其上具有若干点胶，由该点胶可贴附于一表面上。胶层为PET、PVC、Nylon、PI或铁弗龙薄膜材料所制成的高强度胶层，隔热层为有镀层或无镀层，其中有镀层镀上为铝金属镀层或可隔热的材料，隔热的材料为纳米氧化砷或六硼化镧。

赵明等人的中国专利CN 201010563640.5(一种高强隔热纸的制备方法)，公开了一种高强度隔热纸的制备方法。该方法的步骤包括：将长玻璃纤维、针叶木浆与聚乙烯醇PVA水溶液混合打浆，经抄滤后烘干得到纤维纸基材；.将纸基材浸渍到配比好促凝剂的硅质溶胶中，凝胶后进行超临界CO₂干燥，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶粉体的隔热纸基材；再将隔热纸基材浸渍到聚乙烯醇PVA水溶液中，加热加压干燥后，即得到高强度隔热纸。

值得注意的是，CN 201010563640.5将纸基材浸渍到配比好促凝剂的硅质溶胶中，凝胶后，采用超临界流体CO₂对浸渍有硅凝胶的纸基材进行干燥，得到复合有纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸基材。但若将超临界流体CO₂干燥直接用于大量生产的卷烟纸，在成本和技术上可能存在困难。另一方面，采用已复合有纳米二氧化硅气凝胶的隔热基材，再浸渍到2％～4％聚乙烯醇水溶液中，经加压将纸压到需要的厚度同时加热、烘干得到高强度隔热纸的工艺时，由于浸渍聚乙烯醇水溶液中96％～98％的水分在干燥脱除过程中，因水的毛细管张力收缩作用，使已形成的纳米二氧化硅气凝胶的微孔结构可能产生塌陷，这可能影响到超临界流体干燥技术的主要优势，即在维持凝胶骨架结构的前提下，实现湿凝胶向气凝胶的转变，而纳米二氧化硅的气凝胶微孔结构对隔热效果至关重要。

基于以上分析可知，目前尚没有一种适宜于“基于相变控温式燃料组件的非燃烧型低温卷烟制品”包覆的卷烟纸或相应的制备技术，因此，期望提供一种隔热性能良好，抗张强度符合要求，且不需要特别考虑透气度和燃烧度等属于传统卷烟纸重要性能指标的，可用于“基于相变控温式燃料组件的非燃烧型低温卷烟制品”包覆的卷烟纸。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种具有优良的隔热性能非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，所述隔热卷烟纸具有双层纸复合结构，包含四种介质层，由上到下，或包覆卷烟形成管状构型时，由表及里的顺序依次为：表层纸、隔热介质层和底层纸；所述隔热介质层包括以下组分，以体积百分数计为：微米热塑性聚合物颗粒3％～30％；纳米SiO₂气凝胶颗粒60％～95％；微米TiO₂颗粒2％～10％。

上述方案中，所述底层纸下表面还设有浸润阻隔层。

上述方案中，所述浸润阻隔层由甲基纤维素凝胶干燥成膜形成，或由质量百分数约为70％的甲基纤维素与质量百分数约为30％的海藻酸钠复配凝胶干燥成膜形成。

上述方案中，所述微米热塑性聚合物颗粒为选自于以下一种或多种的组合：麦芽糖、果糖、聚环氧乙烷、聚乙烯、聚乙酸乙烯酯。所述微米热塑性聚合物颗粒采用深冷粉碎法至粒度D₉₀≤74μm。

上述方案中，所述微米热塑性聚合物颗粒的配比：质量百分数为55％～85％的麦芽糖，与质量百分数为15％～45％的聚乙酸乙烯酯复配组成，或质量百分数为55％～85％的果糖，与质量百分数为15％～45％的聚环氧乙烷复配组成。

上述方案中，所述纳米SiO₂气凝胶颗粒的一次粒子直径为约1～30nm，微孔尺寸≤70nm，BET比表面积300～900m²/g。

上述方案中，所述微米TiO₂颗粒纯度≥97％，粒度D₉₇≤10μm。

上述方案中，所述表层纸可采用草类纤维原料抄造，定量为15～22g/m²。

上述方案中，所述底层纸采用草类纤维或复合有烟草纤维原料抄造，定量为20～25g/m²，碳酸钙含量(质量百分数)可提高到45％～65％。

本发明还提供了一种非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)隔热介质层掺混粉体经预热后，均匀地落入由电晕电极(负极)和辊筒电极(正极)形成的电晕电场中，使颗粒带上负电荷；

(2)表层纸经预热处理后随辊筒电极辊面回转时，带负电荷的隔热介质层掺混粉体在静电作用力下，被吸附在表层纸上形成吸附层，并由刮板精确控制层厚；

(3)底层纸在加热加压对辊与辊筒电极辊面接触处被复合到隔热介质掺混粉体层的另一面，形成表层纸与底层纸对夹隔热介质掺混粉体层的结构；

(4)隔热介质掺混粉体层中的热塑性聚合物颗粒在加热加压对辊的作用下受热融化，并因挤压而使表层纸和底层纸粘合在一起，形成双层纸对夹隔热介质层的复合结构。

上述方案中，步骤(4)之后还包括：(5)通过上胶辊将浸润阻隔层凝胶涂敷于底层纸的另一面，再经干燥所形成的浸润阻隔层。

纳米SiO₂气凝胶是一种具有高比表面积、低堆积密度的多孔纳米材料，其结构十分符合超级绝热材料的基本特征。根据分子运动及碰撞理论，气体对流传热主要是通过高温侧运动速度较高的分子与低温侧运动速度较低的分子相互碰撞传递能量，由于空气中主要成分氮气和氧气的分子平均自由程均在70nm左右，当纳米SiO₂微粒构成的微孔尺寸小于这一临界尺寸时，尤其小于50nm时，微孔内的空气分子失去了在分子平均自由程内进行无序热运动的能力，只能直接与微孔壁发生弹性碰撞而保留自身的速度与能量，微孔材料处于近似真空状态，产生所谓“零对流效应”，即从材料的介观结构上切断了气体分子的热传导作用，从而可获得比无对流空气更低的导热率。同时，由于纳米结构孔的存在，材料的热传导只能沿着微孔壁传递，而由大量微孔(孔隙率在80％～99.8％)构造的微孔壁形成了近于“无穷长路径效应”，使得纳米SiO₂气凝胶的热传导能力降至接近最低极限。诸多研究表明，纳米SiO₂气凝胶在低于450℃时具有非常优异的隔热性质。

根据以上分析可知，纳米SiO₂气凝胶的多孔结构对导热率的影响至关重要。纳米SiO₂气凝胶通常采用溶胶-凝胶法制备，步骤包括溶胶制备、凝胶制备和凝胶干燥三个过程，其中，凝胶干燥过程极为重要。若采用传统的干燥方法，在湿凝胶液相的脱除过程中，因液体毛细管张力的收缩作用，使凝胶骨架结构塌陷，孔隙大量减少，同时产生一次粒子变粗，比表面积大幅下降等不利影响。而采用超临界流体干燥方法，则有效地解决这些问题，即在维持凝胶骨架结构的前提下，完成湿凝胶向气凝胶的转变，制备出高品质纳米SiO₂气凝胶。

因此，在利用纳米SiO₂气凝胶作为隔热介质时，如何继续维持纳米SiO₂气凝胶的多孔结构，是实现卷烟纸具有优良隔热性能的技术关键。

若采用常规的液相成膜材料浸润纳米SiO₂气凝胶，来直接涂敷卷烟纸，显然在液相的润湿和移除过程中，会破坏纳米SiO₂气凝胶的孔隙结构。

若采用纳米SiO₂气凝胶涂敷卷烟纸，再通过超临界流体干燥方法来获得纳米SiO₂气凝胶基层，虽然能获得很好的孔隙结构，但对于大量生产的卷烟纸来说，超临界流体干燥的量产装置可能存在技术问题，以及存在着成本问题。

本发明通过一定量的微米热塑性聚合物粉体及一定量的微米TiO₂红外阻隔剂，对纳米SiO₂气凝胶进行均匀掺混，获得含有热熔性粘结颗粒的纳米SiO₂气凝胶粉体和微米TiO₂粉体复配的隔热介质，通过预热和电晕电极与辊筒电极之间形成的静电吸附结构，使所述表层纸的内面在静电吸附力作用下形成均匀铺层的所述隔热介质层，再通连续回转的加热加压对辊，将所述底层纸的内表面通过熔融的热塑性聚合物颗粒相互粘合，形成所述表层纸和所述底层纸之间，通过含有热熔粘结颗粒的纳米SiO₂气凝胶粉体和微米TiO₂粉体复配的隔热介质相互粘合的复合隔热双层纸。

所述表层纸和底层纸可采用草类纤维或复合有烟草纤维，这类在传统卷烟纸制造中被认为是最差的纤维原料，从而可以节省麻浆、木浆这类在传统卷烟纸制造中被认为是最好的，但每年需要大量进口的纤维原料，因为包覆非燃烧型低温卷烟的卷烟纸并不发生燃烧，使得籍纤维原料的优良性质来改善卷烟纸的燃烧度、透气度、不透明度和吸味等指标的需求不复存在。同时，由于双层纸的复合增强作用，使得表层纸和底层纸各自对抗张强度的要求可有所降低。

所述浸润阻隔层，利用加大浸润阻隔层与液相烟雾基质润的润湿角，防止在卷烟存储阶段因液相烟雾基质通过对卷烟纸的润湿产生的挥发，包括污染表层纸，同时也可以防止液相烟雾基质通过对卷烟纸的附着润湿，被传输到燃料元件段而产生不希望的热裂解。

实施本发明的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，具有以下有益效果：

本发明利用纳米SiO₂气凝胶作为隔热介质与热塑性聚合物粉体均匀掺混和静电吸附铺层，以及连续热滚压的工艺进行双层纸复合，以利于保护SiO₂气凝胶的多孔骨架结构，获得优良的隔热性能。本发明省去浸润阻隔层，也可作为性能优良的保温或低温隔热纸使用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸的剖视图；

图2是非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸制备方法的原理示意系统图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1

如图1所示，本发明提供的一种非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸01具有双层纸复合结构，具体包含四钟介质层，由上到下，或包覆卷烟形成管状构型时，由表及里的顺序依次为：表层纸0110，隔热介质层0120，底层纸0130和浸润阻隔层1040。其中，所述隔热介质层0120由微米热塑性聚合物颗粒0121、纳米SiO₂气凝胶颗粒1222和微米TiO₂颗粒0123，按一定配比均匀掺混组成。

所述表层纸0110，可采用草类纤维原料抄造，定量为15～22g/m²，优选地，17g/m²。

所述底层纸0130，可采用草类纤维或复合有烟草纤维原料抄造，定量为20～27g/m²，优选地，23g/m²，碳酸钙含量(质量百分数)可提高到45％～65％，优选地55％。

所述微米热塑性聚合物颗粒0121为以下一种或多种组合：麦芽糖(熔点110℃)、果糖(熔点102～105℃)、聚环氧乙烷(熔点62～66℃)、聚乙烯(熔点92℃)、聚乙酸乙烯酯(熔点60℃)。采用深冷粉碎法至粒度D₉₀≤74μm。

所述微米TiO₂颗粒0123，纯度≥97％，粒度D₉₇≤10μm。

所述纳米SiO₂气凝胶颗粒1222，一次粒子直径为1～30nm，微孔尺寸≤70nm，BET比表面积300～900m²/g，优选地，约500m²/g。

所述隔热介质层0120掺混粉体配比(体积百分数)为：所述纳米SiO₂气凝胶颗粒1222，占60％～90％，优选地，83％；所述微米TiO₂颗粒0123，占2％～8％，优选地，4％；所述微米热塑性聚合物颗粒0121，占7％～38％，优选地，13％，所述微米热塑性聚合物颗粒0121由质量百分数为55％～85％的麦芽糖，与质量百分数为15％～45％的聚乙酸乙烯酯复配组成，优选地，70％的麦芽糖与30％的聚乙酸乙烯酯复配组成。

所述浸润阻隔层1040，由甲基纤维素凝胶干燥成膜形成，或由质量百分数约为70％的甲基纤维素与质量百分数约为30％的海藻酸钠复配凝胶干燥成膜形成。

如图2所示，本发明提供的一种非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸制备方法的原理示意系统02包括：表层纸卷辊0201，表层纸0202，改向辊0203，表层纸预热器0204，隔热介质层掺混粉体0205，预热式料斗0206，粉体助流器0207，电晕电极(负极)0208，辊筒电极(正极)0209，吸附层厚控制器0210，加热加压对辊0211，电磁加热线圈0212，底层纸卷辊0213，底层纸0214，浸润阻隔层凝胶槽0215，浸润阻隔层凝胶上胶辊0216，浸润阻隔层凝胶刮板0217，改向张紧辊0218，红外线干燥器0219，非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸0220，以及非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸卷辊0221。

所述非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸制备方法为：所述隔热介质层掺混粉体0205，由加料口给入预热式料斗0206，预热温度控制范围为45～50℃，经过预热的所述隔热介质层掺混粉体0205在粉体助流器0207的控制下，均匀地落入由电晕电极(负极)0208和辊筒电极(正极)0209形成的电晕电场中，所述隔热介质层掺混粉体0205的颗粒带上负电荷；表层纸0202由表层纸卷辊0201，经改向辊0203被连续输送进入表层纸预热器0204，通过红外线加热至约70℃，再被连续输送至辊筒电极0209，在适宜的张力作用下，表层纸0202被贴合在辊筒电极0209辊面；已带上负电荷的隔热介质层掺混粉体0205，在静电作用力下，被吸附在贴合于辊筒电极0209辊面的表层纸0202上；辊筒电极0209回转时，部分过多(过厚)吸附的隔热介质层掺混粉体0205在重力和离心力的作用下，脱离表层纸0202，并在吸附层厚度控制器0210的精确控制下，使表层纸0202的夹层面形成厚度均匀的隔热介质掺混粉体层；当已形成了厚度均匀的隔热介质掺混粉体层的表层纸0202，被连续输送至加热加压对辊0211与辊筒电极0209辊面接触处时，底层纸0214由底层纸卷辊0213，经改向辊0203被连续输送进入该接触处，复合到隔热介质掺混粉体层的另一面，形成表层纸0202与底层纸0214对夹隔热介质掺混粉体层的结构，当继续通过加热加压对辊0211时，隔热介质掺混粉体层中的微米热塑性聚合物颗粒受热融化，并被挤压而使表层纸0202和底层纸0214粘合在一起，形成双层纸对夹隔热介质层0120的复合结构，加热加压对辊0211通过电磁加热线圈0212加热，温度控制在115～125℃范围内，加热加压对辊0211也可通过导热油加热；当继续输送至浸润阻隔层凝胶上胶辊0216处时，浸润阻隔层凝胶槽0215中的甲基纤维素凝胶或与海藻酸钠复配的凝胶，被地涂敷于底层纸0214的另一面，并通过浸润阻隔层凝胶刮板0217的控制，形成均匀涂敷的凝胶层；当继续输送至红外线干燥器0219处时，浸润阻隔层凝胶被干燥，形成薄膜层，即浸润阻隔层1040，干燥温度控制在75～85℃范围内。经过上述制备过程后，最终获得的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸0220，经由改向张紧辊0218被卷装在非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸卷辊0221上。

在底层纸0214中可以根据本领域公知的方法加入适量的带香味的物质，如苹果酸二乙酯，或二甲基吡嗪，或3-甲基丁酸铵。

实施例2

本发明提供的一种非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸的另一实施例，其结构及制备方法与实施例1相同，而在配方上有所不同：

所述的表层纸0110，可采用草类纤维原料抄造，定量为15～22g/m²，优选地，19g/m²。

所述底层纸0130，可采用草类纤维或复合有烟草纤维原料抄造，定量为20～27g/m²，优选地，25g/m²，碳酸钙含量(质量百分数)可提高到45％～65％，优选地60％。

所述微米TiO₂颗粒0123，纯度≥97％，粒度D₉₇≤10μm。

所述纳米SiO₂气凝胶颗粒1222，一次粒子直径为1～30nm，微孔尺寸≤70nm，BET比表面积300～900m²/g，优选地，400m²/g

所述隔热介质层0120掺混粉体配比(体积百分数)：所述纳米SiO₂气凝胶颗粒1222，占60％～90％，优选地，85％；所述微米TiO₂颗粒0123，占2％～8％，优选地，5％；所述微米热塑性聚合物颗粒0121，占7％～38％，优选地，10％，所述微米热塑性聚合物颗粒0121由质量百分数为55％～85％的果糖，与质量百分数为15％～45％的聚环氧乙烷复配组成，优选地，80％的果糖与20％的聚环氧乙烷复配组成，并通过深冷粉碎法至粒度D₉₀≤74μm。。

所述浸润阻隔层1040，由甲基纤维素凝胶干燥成膜形成，或由质量百分数约为80％的甲基纤维素与质量百分数约为20％的海藻酸钠复配凝胶干燥成膜形成。

在底层纸0214中可以按本领域公知的方法加入适量的带香味的物质，如香兰素碳酸薄荷酯，或十六酸薄荷酯，或β-胡萝卜素中的一种。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，其特征在于，包括由上到下依次设置的表层纸、隔热介质层和底层纸；所述隔热介质层包括以下组分，以体积百分数计为：微米热塑性聚合物颗粒3%~30%；纳米SiO₂气凝胶颗粒60%~95%；微米TiO₂颗粒2%~10%。

2.根据权利要求1所述的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，其特征在于，所述微米热塑性聚合物颗粒为选自于以下一种或多种的组合：麦芽糖、果糖、聚环氧乙烷、聚乙烯、聚乙酸乙烯酯。

3.根据权利要求2所述的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，其特征在于，所述微米热塑性聚合物颗粒的配比：质量百分数为55%~85%的麦芽糖，与质量百分数为15%~45%的聚乙酸乙烯酯复配组成，或质量百分数为55%~85%的果糖，与质量百分数为15%~45%的聚环氧乙烷复配组成。

4.根据权利要求1所述的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，其特征在于，所述纳米SiO₂气凝胶颗粒的一次粒子直径为1~30nm，微孔尺寸≤70nm，BET比表面积300~900 m²/g。

5.根据权利要求1所述的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，其特征在于，所述微米TiO₂颗粒纯度≥97%，粒度D₉₇≤10μm。

6.根据权利要求1所述的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，其特征在于，所述底层纸采用草类纤维或复合有烟草纤维原料抄造，定量为20~25g/m²，碳酸钙的质量百分数为45%~65%。

7.根据权利要求1所述的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，其特征在于，所述底层纸下表面还设有浸润阻隔层。

8.根据权利要求7所述的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸，其特征在于，所述浸润阻隔层由甲基纤维素凝胶干燥成膜形成，或由质量百分数为70%的甲基纤维素与质量百分数约为30%的海藻酸钠复配凝胶干燥成膜形成。

9.一种非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）隔热介质层掺混粉体经预热后，均匀地落入由电晕电极和辊筒电极形成的电晕电场中，使颗粒带上负电荷；

（2）表层纸经预热处理后随辊筒电极辊面回转时，带负电荷的隔热介质层掺混粉体在静电作用力下，被吸附在表层纸上形成吸附层；

（3）底层纸在加热加压对辊与辊筒电极辊面接触处被复合到隔热介质掺混粉体层的另一面，形成表层纸与底层纸对夹隔热介质掺混粉体层的结构；

（4）隔热介质掺混粉体层中的热塑性聚合物颗粒在加热加压对辊的作用下受热融化，并因挤压而使表层纸和底层纸粘合在一起。

10.根据权利要求9所述的非燃烧型低温卷烟用纳米二氧化硅气凝胶隔热卷烟纸的制备方法，其特征在于，步骤（4）之后还包括：

（5）通过上胶辊将浸润阻隔层凝胶涂敷于底层纸的另一面，再经干燥所形成的浸润阻隔层。