CN109222225A - 一种用于加热非燃烧卷烟的冷却部件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于加热非燃烧卷烟的冷却部件，包括棒状纤维丝束，所述棒状纤维丝束由多股单根纤维抱合在一起形成，所述单根纤维的成分包括以下物质：聚乳酸和/或聚乙二醇；所述棒状纤维丝束中设有载香凝胶芯线。该冷却部件具有较佳的冷却效果。
Description
技术领域
本发明涉及烟草领域，具体涉及一种用于加热非燃烧卷烟的冷却部件。
背景技术
加热非燃烧卷烟(HnB)是一种新型烟草制品，主要通过热源加热烟弹发烟，在非燃烧状态下产生供消费者吸入的烟雾。这种独特方式减少了常规卷烟中燃烧和热裂解产生的有害烟气成分，且不产生侧流烟气。对于HnB，热源加热烟草的温度一般低于500℃。但由于吸嘴到加热段的路径较短，因此一般需要在加热段和吸嘴之间设置冷却部件。
发明内容
在一些方面，提供一种用于加热非燃烧卷烟的冷却部件，包括棒状纤维丝束，所述棒状纤维丝束由多股单根纤维抱合在一起形成，所述单根纤维的成分包括以下物质：聚乳酸和/或聚乙二醇。
在一些实施方案中，所述单根纤维的材质是聚乳酸。
在一些实施方案中，所述单根纤维的材质是聚乳酸和聚乙二醇的共混物。
在一些实施方案中，所述单根纤维中聚乳酸的含量为1～100％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％。
在一些实施方案中，所述单根纤维中聚乙二醇的含量为1～90％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％。
在一些实施方案中，所述单根纤维中聚乳酸和聚乙二醇的共混物的含量为1～100％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％。
在一些实施方案中，单根纤维的成分中，聚乳酸和聚乙二醇的质量比为1～100:1(例如1～10:1，例如1～4:1，例如1～2:1，例如1～1.5:1，例如2.3:1)。
在一些实施方案中，聚乙二醇的平均分子量为200～20000(例如2000，4000、8000、10000)。
在一些实施方案中，聚乳酸是L型聚乳酸。
在一些实施方案中，聚乳酸的分子量为10～20万，例如13～18万，例如15万。
在一些实施方案中，所述棒状纤维丝束的单丝线密度为7.0-11.0dtex。
在一些实施方案中，所述棒状纤维丝束的丝束线密度为1.6-3.0ktex(例如2.1ktex)。
在一些实施方案中，所述棒状纤维丝束的卷曲数为16-25个/25mm。
在一些实施方案中，所述棒状纤维丝束的断裂强度为20.0-25.0N/ktex(例如21N/ktex)。
在一些实施方案中，所述棒状纤维丝束的水分含量为3.0-6.0％(例如5～5.8％，例如5.8～6％，例如4.8％)。
在一些实施方案中，所述棒状纤维丝束的吸阻为120～245Pa(例如240Pa)。
在一些实施方案中，所述棒状纤维丝束的变异系数为4～5％(例如4.18％)。
在一些实施方案中，所述棒状纤维丝束的纤维截面形状为Y型或O型。
在一些实施方案中，多股单丝纤维由胶黏剂胶黏形成纤维丝束。
在一些实施方案中，多股单丝纤维由三乙酸甘油酯增塑形成纤维丝束。
在一些实施方案中，所述纤维丝束由熔融纺丝工艺或干法纺丝工艺制成。
在一些方面，提供一种冷却部件的制备方法，包括：
根据单丝纤维的材质准备高分子原料；
将高分子原料加热熔融；
对熔融物进行纺丝，获得单丝纤维；
对单丝纤维进行集束，再对集束后的纤维进行卷曲；
对卷曲后的纤维进行开松；
向开松后的纤维上施加胶黏剂；
用定型纸将施加了胶黏剂的纤维卷成棒状。
在一些实施方案中，将高分子材料加热至170～250℃(例如180℃,例如200℃)。
在一些实施方案中，纺丝的熔头温度为180～220℃(例如210℃)。
在一些实施方案中，纺丝的挤出速度为90～200m/min(例如100m/min)。
在一些实施方案中，集束的股数为4～6股。
在一些实施方案中，卷曲的压卷曲速度为70～130m/min(例如120m/min)。
在一些实施方案中，卷曲的温度为60～80℃(例如70℃，例如75℃)。
在一些实施方案中，开松的开松比为1:1～1.5(例如1:1.3，例如1:1.2)。
在一些实施方案中，将载香凝胶注入到丝束中，形成载香凝胶芯线。
在一些实施方案中，将载香凝胶注入到开松后的丝束中，形成载香凝胶芯线，再将丝束定型卷成棒状。
在一些实施方案中，施加胶黏剂的量为丝束重量的20～30wt％。
在一些实施方案中，凝胶芯线的材质包括增香模块和凝胶材料。
在一些实施方案中，凝胶材料选自乙二醇-壳聚糖共聚物、N-取代丙烯酰胺类水凝胶、N-取代丙烯酰胺-丙烯酰胺共聚物、N-取代丙烯酰胺-N.N-二甲基丙烯酰胺共聚物、聚乙烯醇或其组合。
在一些实施方案中，载香凝胶按如下方法制备获得：将香精15～30份、凝胶材料50～70份、水10～20份、乳化剂0.1～1份混合，50℃搅拌0.5h，混合均匀，得到载香凝胶。所述的香精为烟草行业可接受的任何香精。
在一些方面，提供一种加热非燃烧卷烟，包括烟草段和冷却部件，丝束冷却部件与烟草段气体连通；丝束冷却部件是本公开任一项的冷却部件。
在一些实施方案中，加热非燃烧卷烟还包括缓冲冷却部件，所述缓冲冷却部件位于烟草段和丝束冷却部件之间，并分别与烟草段和丝束冷却部件气体连通。
在一些实施方案中，缓冲冷却部件是纸质空筒。
在一些实施方案中，所述缓冲冷却部件是空筒冷却部件。空筒冷却部件可以是醋酸纤维丝束、纤维素纸制备成的筒状体。筒状体的壁厚可以是1～2mm，长度可以为5-17mm，外圆周可以为20～25mm。所述醋酸纤维丝束空筒是由醋酸纤维丝束在成型阶段挤压形成，已具备成熟的加工条件。
在一些实施方案中，加热非燃烧卷烟不包括其它冷却部件。
在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。并且，本文中所涉及的实验室操作步骤均为相应领域内广泛使用的常规步骤。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定义和解释。
单丝线密度：丝束中单位长度单根丝的重量。
丝束线密度：单位长度丝束的重量。
变异系数：表示离散程度，是标准差和相应平均数的比值。
有益效果
本申请的纳米粒具有以下有益效果中的一个或多个：
冷却部件无明显的异味与不良残留，对抽吸质量无负面影响，
冷却步骤能够将烟气温度由高温迅速降至低温，例如由60～70℃降低至20～35℃，再例如由150～170℃降低至20～35℃。
下面将结合附图和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是，本领域技术人员将理解，下列附图和实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的范围的限定。根据附图和优选实施方案的下列详细描述，本发明的各种目的和有利方面对于本领域技术人员来说将变得显然。
附图说明
图1是一个加热非燃烧卷烟的示意图。
图2是一个丝束冷却部件的示意图。
图3是一个加热非燃烧卷烟温度检测位置示意图；
图4是又一个加热非燃烧卷烟的示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
图1是一个加热非燃烧卷烟的示意图。其中包括依次连接的：烟草段1，缓冲冷却部件2和丝束冷却部件5。烟草段1、缓冲冷却部件2和丝束冷却部件5气体连通。卷烟至于烟具中后，烟具加热烟草段1，产生的烟气能够依次通过缓冲冷却部件2和丝束冷却部件5。
图2示出一个丝束冷却部件5，包括棒状纤维丝束7、载香凝胶芯线8及成型纸9；聚乙烯醇凝胶芯线8位于的聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7轴线位置，成型纸9包裹在棒状纤维丝束7(例如聚乳酸-聚乙二醇纤维)外侧。
图4是又一个加热非燃烧卷烟的示意图，其包括依次连接的：烟草段1和丝束冷却部件5，烟草段1和丝束冷却部件5之间不包括其它的缓冲冷却部件。加热烟草段1产生的烟气能够通过丝束冷却部件5。
以下实施例1～4提供多个丝束冷却部件的示意性实施例。
以下实施例中，聚乳酸是L型聚乳酸，分子量为约15万。
实施例1
一个丝束冷却部件，包括聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7、聚乙烯醇凝胶芯线8及成型纸9；聚乙烯醇凝胶芯线8位于的聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7轴线位置，成型纸9包裹在聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7外。该部件长度为18mm，圆周为22.0mm。制备方法如下：
载香凝胶的制备：
按下列质量百分比准备原料：香精15％、凝胶材料70％(所述凝胶材料为聚乙烯醇)、水14％、乳化剂1％，95℃搅拌1h，混合均匀，得到载香凝胶。
冷却部件的制备：
采用熔融纺丝工艺制备聚乳酸-聚乙二醇丝束，即将聚乳酸树脂和聚乙二醇(PEG8000)经过熔融后，再经过拉伸和定型工艺得到。
具体是根据单丝纤维的材质准备高分子原料:聚乳酸树脂和聚乙二醇(PEG-8000)，聚乳酸树脂和聚乙二醇(PEG8000)质量比为4:1；
将高分子原料通过熔融设备加热熔融至180℃；
对熔融物进行纺丝，熔头温度为180℃，挤出速度为100m/min，获得单丝纤维；
对单丝纤维进行集束，集束量为5股，再对集束后的纤维进行卷曲.压卷曲速度为120m/min，温度为70℃；
对卷曲后的纤维进行开松，开松比为1:1.3；
向开松后的纤维上施加胶黏剂，上胶量为20％；
将上述载香凝胶以液态形式注入到丝束的轴线位置，形成凝胶芯线；
用定型纸将施加了胶黏剂的纤维卷成棒状，获得丝束冷却部件。
上述纤维丝束规格参数如下：纤维截面形状Y，单丝线密度为7.0dtex，丝束线密度为1.8ktex，卷曲数为25个/25mm，断裂强度20.0N/ktex，水分含量5.8％。吸阻为120Pa，变异系数为4.25％。
实施例2
一个丝束冷却部件，包括聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7、聚乙烯醇凝胶芯线8及成型纸9；聚乙烯醇凝胶芯线8位于的聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7轴线位置，成型纸9包裹在聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7外。该部件长度为27mm，圆周为22.0mm。制备方法如下：
载香凝胶的制备
按下列质量百分比准备原料：香精30％、凝胶材料(凝胶材料为N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酰胺共聚物)50％、水19.9％、乳化剂0.1％，50℃搅拌0.5h，混合均匀，得到载香凝胶。
冷却部件的制备
采用熔融纺丝工艺制备聚乳酸-聚乙二醇丝束，即将聚乳酸树脂和聚乙二醇(PEG6000)经过熔融后，再经过拉伸和定型工艺得到。具体包括：
根据单丝纤维的材质准备高分子原料:聚乳酸树脂和聚乙二醇(PEG-6000)，聚乳酸树脂和聚乙二醇(PEG6000)质量比为7:3；
将高分子原料通过熔融设备加热熔融至200℃；
对熔融物进行纺丝，熔头温度为210℃，挤出速度为200m/min，获得单丝纤维；
对单丝纤维进行集束，集束量为5股，再对集束后的纤维进行卷曲.压卷曲速度为120m/min，温度为75℃；
对卷曲后的纤维进行开松，开松比为1:1.2；
向开松后的纤维上施加胶黏剂，上胶量为20％；
用定型纸将施加了胶黏剂的纤维卷成棒状，获得丝束冷却部件。
上述纤维丝束规格参数如下：纤维截面形状O，单丝线密度为8.0dtex，丝束线密度为2.1ktex，卷曲数为18个/25mm，断裂强度21.0N/ktex，水分含量4.8％，吸阻为245Pa，变异系数为4.18％。
实施例3
一个丝束冷却部件，包括聚乳酸纤维丝束7、聚乙烯醇凝胶芯线8及成型纸9；聚乙烯醇凝胶芯线8位于的聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7轴线位置，成型纸9包裹在聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7外。该部件长度为30mm，圆周为22.0mm。制备方法如下：
载香凝胶的制备
按下列质量百分比准备原料：香精20％、凝胶材料65％(凝胶材料为乙二醇-壳聚糖共聚物)、水13％、乳化剂2％，60℃搅拌1h，混合均匀，得到载香凝胶；
丝束冷却部件的制备:
采用熔融纺丝工艺制备聚乳酸纤维丝束，即将聚乳酸树脂熔融后，再经过拉伸和定型工艺得到，具体包括：
根据单丝纤维的材质准备高分子原料：聚乳酸树脂；
将高分子原料通过熔融设备加热熔融至250℃；
对熔融物进行纺丝，熔头温度为210℃，挤出速度为200m/min,获得单丝纤维；
对单丝纤维进行集束，集束量为5股，再对集束后的纤维进行卷曲.压卷曲速度为120m/min，温度为80℃；
对卷曲后的纤维进行开松，开松比为1:1.2；
向开松后的纤维上施加胶黏剂，上胶量为20％；
将上述凝胶以液态形式注入到丝束的轴线位置，形成凝胶芯线，得到丝束冷却部件。
用定型纸将施加了胶黏剂的纤维卷成棒状，获得丝束冷却部件。
上述纤维丝束规格参数如下：纤维截面形状Y，单丝线密度为7.0dtex，丝束线密度为2.5ktex，卷曲数为16个/25mm，断裂强度25.0N/ktex，水分含量3.5％，吸阻为240Pa，变异系数为2.15％。
实施例4
一个丝束冷却部件，包括聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7、聚乙烯醇凝胶芯线8及成型纸9；聚乙烯醇凝胶芯线8位于的聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7轴线位置，成型纸9包裹在聚乳酸-聚乙二醇纤维丝束7外。该部件长度为35mm圆周为22.0mm。制备方法如下：
载香凝胶的制备：
按下列质量百分比准备原料：香精35％、凝胶材料50％(所述凝胶材料为N-取代丙烯酰胺-N.N-二甲基丙烯酰胺共聚物)、水14％、乳化剂1％，70℃搅拌2h，混合均匀，得到载香凝胶。
丝束冷却部件的制备：
采用熔融纺丝工艺制备聚乳酸-聚乙二醇丝束，即将聚乳酸树脂和聚乙二醇(PEG1000)熔融后，再经过拉伸和定型工艺得到。具体包括：
根据单丝纤维的材质准备高分子原料:聚乳酸树脂和聚乙二醇(PEG-1000)，聚乳酸树脂和聚乙二醇(PEG1000)质量比为3:2；
将高分子原料通过熔融设备加热熔融至220℃；
对熔融物进行纺丝，熔头温度为210℃，挤出速度为200m/min，获得单丝纤维；
对单丝纤维进行集束，集束量为5股，再对集束后的纤维进行卷曲.压卷曲速度为120m/min，温度为80℃；
对卷曲后的纤维进行开松，开松比为1:1.2；
向开松后的纤维上施加胶黏剂，上胶量为20％；
将上述凝胶以液态形式注入到丝束的轴线位置，形成凝胶芯线；
用定型纸将施加了胶黏剂的纤维卷成棒状，得到丝束冷却部件。
上述纤维丝束规格截面形状Y，单丝线密度为10.0dtex，丝束线密度为1.8ktex，卷曲数为20个/25mm，断裂强度23.0N/ktex，水分含量3.6％，吸阻为245Pa，变异系数为3.65％。
分析检测例1
如图1所示，将实施例1～3的冷却部件装配的加热非燃烧卷烟中，获得编号为C1、C2和C3的加热非燃烧卷烟。
加热非燃烧卷烟结构示意图如图1所示，其包括依次连接的烟草段(长度为15mm，圆周为22.0mm)，空筒冷却部件和丝束冷却部件5。
空筒冷却部件为纤维素纸等制备成的壁厚为1mm的筒状体，筒状体长度为5-17mm(卷烟C1：17mm，卷烟C2：8mm，卷烟C3：5mm)，筒状体外圆周为22.0mm。
将上述加热非燃烧卷烟置入加热非燃烧卷烟器具(购自惠州市吉瑞科技有限公司)中进行加热。采用PICO公司的USB TC-08热电偶温度记录仪测量温度。如图3所示，测温点10位于烟草段1和缓冲冷却部件2交界处，测温点20位于缓冲冷却部件2和丝束冷却部件5交界处，测温点30位于丝束冷却部件末端(距离烟草段1最远的一端)，检测并记录抽吸过程的温度。
抽吸按照GB/T16450-2004第4节规定的标准条件，即每(60.0±0.5)秒抽吸一口，标准单口抽吸时间为2.00±0.02秒，抽吸容量为35±0.3mL，最大气流量为25～30mL/s。检测并记录单口抽吸过程中的最高温度。抽吸环境温度为25℃。检测结果如下表1所示：
表1
由表1可知，本申请冷却部件将烟气温度由50～65℃降低至为25～35℃。降温效果良好。
分析检测例2
将实施例4的冷却部件装配到加热非燃烧卷烟中。加热非燃烧卷烟结构示意图如图4所示，包括依次连接的烟草段(长度为15mm，圆周为22.0mm)和丝束冷却部件5(长度为35mm，圆周为22.0mm),编号为C4
将上述加热非燃烧卷烟置入加热非燃烧卷烟器具(购自惠州市吉瑞科技有限公司)中进行加热。采用PICO公司的USB TC-08热电偶温度记录仪测量温度。如图4所示，测温点40位于烟草段1和丝束冷却部件5的交界处，测温点50位于丝束冷却部件5末端(距离烟草段1最远的一端)，记录抽吸一次的最高温度。抽吸条件同分析检测例1。检测结果如下表2所示：
表2
由表2可知，实施例4的冷却部件将烟气温度由150℃降低至为25℃。降温效果良好。实施例2的冷却部件直接与烟支连接，在不使用空筒冷却部件的情况下，将烟气温度由150～170℃直接降至25℃，降温效果十分显著。
将实施例4的冷却部件装配到加热非燃烧卷烟中抽吸，冷却部件无明显的异味与不良残留，对抽吸质量无负面影响。
尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，但本领域技术人员将理解：根据已经公开的所有教导，可以对细节进行各种修改和变动，并且这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。
Claims (14)
1.一种用于加热非燃烧卷烟的冷却部件，包括棒状纤维丝束，所述棒状纤维丝束由多股单根纤维抱合在一起形成，所述单根纤维的成分包括以下物质：聚乳酸和/或聚乙二醇；
所述棒状纤维丝束中设有载香凝胶芯线。
2.根据权利要求1所述的冷却部件，其具有以下一项或多项特征：
所述单根纤维的材质是聚乳酸；
所述单根纤维的材质是聚乳酸和聚乙二醇的共混物。
3.根据权利要求1所述的冷却部件，其特征在于以下一项或多项：
单根纤维的成分中，聚乳酸和聚乙二醇的重量比为1～100:1；
聚乙二醇的分子量为1000～20000；
聚乳酸的分子量为10～20万。
4.根据权利要求1所述的冷却部件，所述棒状纤维丝束具有以下一项或多项特征：
单丝线密度为7.0-11.0dtex；
丝束线密度为1.6-3.0ktex；
卷曲数为16-25个/25mm；
断裂强度为18.0-25.0N/ktex；
水分含量为3.0-7.5％；
吸阻为500～700Pa；
纤维丝束的截面形状为Y型或者O型。
5.根据权利要求1所述的冷却部件，其中，多股单丝纤维由胶黏剂胶黏形成纤维丝束。
6.根据权利要求1所述的冷却部件，其中，多股单丝纤维由三乙酸甘油酯增塑形成纤维丝束。
7.根据权利要求1所述的冷却部件，所述纤维丝束由熔融纺丝工艺制成。
8.根据权利要求1所述的冷却部件，所述载香凝胶芯线位于棒状纤维丝束的轴线处。
9.权利要求1～8任一项所述的冷却部件的制备方法，包括：
根据单丝纤维的材质准备高分子原料；
将高分子原料加热熔融；
对熔融物进行纺丝，获得单丝纤维；
对单丝纤维进行集束，再对集束后的纤维进行卷曲；
对卷曲后的纤维进行开松；
向开松后的纤维上施加胶黏剂；
用定型纸将施加了胶黏剂的纤维卷成棒状。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于以下一项或多项：
-将高分子材料加热至170～250℃；
-纺丝的熔头温度为180～220℃；
-纺丝的挤出速度为90～200/min；
-卷曲的压卷曲速度为70～130m/min；
-集束的股数为4～6股；
-卷曲的温度为60～80℃；
-开松的开松比为1:1～1.5；
-施加胶黏剂的量为丝束重量的20～30wt％。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：
将载香凝胶注入到开松后的丝束中，形成凝胶芯线。
12.一种加热非燃烧卷烟，包括烟草段和冷却部件，丝束冷却部件与烟草段气体连通；
所述丝束冷却部件是权利要求1～11任一项所述的冷却部件。
13.根据权利要求12所述的加热非燃烧卷烟，还缓冲冷却部件，所述缓冲冷却部件位于烟草段和丝束冷却部件之间，并分别与烟草段和丝束冷却部件气体连通；
优选地，所述缓冲冷却部件是纸质空筒或醋酸纤维空筒。
14.根据权利要求12或13述的加热非燃烧卷烟，不包括其它冷却部件。
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