CN110477447A - 一种具有螺旋通道的改进型管状气流单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有螺旋通道的改进型管状气流单元，包括从内往外设置的吸热层、隔热层，还包括支撑件：所述支撑件位于吸热层、隔热层之间呈螺旋状缠绕在吸热层上形成螺旋通道；和/或支撑件位于隔热层外呈螺旋状缠绕形成螺旋通道。本发明具有多个螺旋通道结构能有效分散烟气流经途径，且螺旋结构能延长气流路径，最终有效降低主流烟气温度以及通过横向传热的滤棒表面温度；本发明的端面为多通道结构，能有效抵住产香材料不至于被加热片推出；本发明可在其气流通道内填充大量的功能材料，能有效赋予卷烟致香成分和特殊功能，提升卷烟抽吸口感和品质。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有螺旋通道的改进型管状气流单元，属于卷烟材料技术领域。
背景技术
非燃烧型抽吸制品燃烧时，利用器械加热但不燃烧含有烟草的基材，其加热温度一般不超过300℃，但由于需要对其产生的气溶胶进行较低的过滤，以满足消费者对满足感和劲头的要求，因此导致达到口腔的气流温度可达100℃以上。为达到降低烟气温度的目的，将多层折叠的纸层经螺旋卷制而成中空管作为降温段得到了较为广泛的应用，公布号为CN106455681A的“带有通风嘴端腔的吸烟制品”、专利号为CN 105495685的“用于发烟制品的多部件过滤嘴和发烟制品”等专利中均提到中空管在滤棒中的使用。虽然目前中空管得到了普遍的应用，但由于烟气流速较快，同时受嘴棒长度及材料的限制，在使用时会出现一些问题。如：因为烟气在中空管中的流经路径为直通道，导致烟气温度降低速度较慢、降低幅度不大；由于过热烟气通过时的横向传热，使得消费者抽吸时有烫嘴唇的感觉；另外，中空管一般置于滤棒中的近产香材料端，当加热片插入产香材料后，由于中空管的中空结构无法很好地抵住产香材料使得部分产香材料被加热片推出。
此外，已知技术的中空管形式单一，在中空管上的附载的香料及功能材料有限，能带给卷烟的功能特征不明显。因此，针对出现的问题，期望提供一种能有效降低主流烟气的烟气温度的滤棒材料，同时能赋予卷烟特殊的香味及功能，提高抽吸品质。
发明内容
本发明提供了一种具有螺旋通道的改进型管状气流单元，以用于解决现有过热烟气通道为直通道，同时管道无法很好地抵住产香材料使得部分产香材料被加热片推出，且中空管上的附载的香料及功能材料有限等不足。
所述具有螺旋通道的管状气流单元香味物质附载量大，且能有效降低烟气温度，提升卷烟的感官抽吸品质。
本发明的技术方案是：一种具有螺旋通道的改进型管状气流单元，包括从内往外设置的吸热层11、隔热层12，还包括支撑件13：所述支撑件13位于吸热层11、隔热层12之间呈螺旋状缠绕在吸热层11上形成螺旋通道；和/或支撑件13位于隔热层12外呈螺旋状缠绕形成螺旋通道。
所述吸热层11和隔热层12经螺旋卷制形成管状结构。
所述吸热层11采用吸热材料，所述吸热材料包括木浆纤维、聚乳酸、聚丙烯、聚乙二醇中的一种或几种。
所述隔热层12采用隔热材料，所述隔热材料包括棉纤维、麻纤维、硅酸盐、石墨中、纤维素纸中的一种或几种。
所述螺旋通道中添加功能材料14，呈螺旋状分布。
位于吸热层11、隔热层12之间的螺旋通道个数为1个或者多个：将功能材料14粘在螺旋通道内的吸热层11和隔热层12壁上；或者以螺旋缠绕的方式将功能材料14填充在吸热层11和隔热层12之间的螺旋通道内；支撑件13与功能材料14不相交；
位于隔热层12外呈螺旋状缠绕形成螺旋通道个数为1个或者多个：以螺旋缠绕的方式将功能材料14粘接在隔热层12外。
所述功能材料14为线状、条状、片状或颗粒状材料中的一种或几种。
所述功能材料14为棉线、麻线、纤维素条、烟草薄片、淀粉颗粒、活性炭颗粒、植物颗粒、凝胶颗粒中的一种或几种。
所述支撑件13的中心线与所述具有螺旋通道的改进型管状气流单元10的纵向垂直夹角大于0°且小于90°。
所述支撑件13宽度为所述具有螺旋通道的管状气流单元10外圆周的至少10％并且小于90％，厚度为吸热层11厚度的至少1.5倍并且小于5倍。
本发明的有益效果是：
1)本发明提供的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其多个螺旋通道结构能有效分散烟气流经途径，且螺旋结构能延长气流路径，最终有效降低主流烟气温度以及通过横向传热的滤棒表面温度。
2)本发明提供的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其端面为多通道结构，能有效抵住产香材料不至于被加热片推出。
3)本发明提供的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，可在其气流通道内填充大量的功能材料，能有效赋予卷烟致香成分和特殊功能，提升卷烟抽吸口感和品质。
附图说明
图1为实施例1具有螺旋通道的管状气流单元的结构示意图(未添加功能材料)；
图2为实施例1具有螺旋通道的管状气流单元的横截面示意图(未添加功能材料)；
图3为实施例2具有螺旋通道的管状气流单元的结构示意图(添加功能材料)；
图4为实施例2具有螺旋通道的管状气流单元的横截面示意图(添加功能材料)；
图5为实施例2中主流烟气粒相物成分含量图；
图6为实施例3具有螺旋通道的管状气流单元的结构示意图(未添加功能材料)；
图7为实施例3具有螺旋通道的管状气流单元横切AB的横截面示意图(未添加功能材料)；
图8为实施例4具有螺旋通道的管状气流单元的结构示意图(添加功能材料)；
图9为实施例4具有螺旋通道的管状气流单元横切HN的横截面示意图(添加功能材料)；
图10为实施例4中主流烟气粒相物成分含量图；
图11为实施例5具有螺旋通道的管状气流单元的横截面示意图(未添加功能材料)；
图12为实施例6具有螺旋通道的管状气流单元的横截面示意图(添加功能材料)；
图13为实施例6中主流烟气粒相物成分含量图；
图14为具有螺旋通道的管状气流单元的横截面示意图(未添加功能材料)；
图15为具有螺旋通道的管状气流单元的横截面示意图(添加功能材料)；
图中各标号为：10-具有螺旋通道的改进型管状气流单元，11-吸热层，12-隔热层，13-支撑件，14-功能材料。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：如图1、图2所示，一种具有螺旋通道的改进型管状气流单元(圆周为22.0mm的具有螺旋通道管状气流单元)，包括从内往外设置的吸热层11、隔热层12，还包括支撑件13：所述支撑件13位于吸热层11、隔热层12之间呈螺旋状缠绕在吸热层11上形成螺旋通道。其吸热层11厚度为100μm，隔热层12厚度为70μm，支撑件13厚度为400μm，宽度为2mm，两个功能层之间存在400μm的距离，四个支撑件13在吸热层11和隔热层12之间，每个支撑件13中心线与具有螺旋通道的改进型管状气流单元10的垂直线之间的夹角为5°，经螺旋卷制而成，在吸热层11和隔热层之间有4个螺旋通道。
制备二醋酸纤维10mm+螺旋通道管状气流单元20mm重复单元复合滤棒，使用卷接设备将滤嘴与产香基体卷接到一起，得到卷烟产品。其中螺旋通道管状气流单元位于产香材料端。制备相同规格的普通中空管卷烟产品，作为对照样。按照国家标准YC/T29-1996规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，使用K型热电偶温度检测仪器检测卷烟抽吸时螺旋通道管状气流单元及对照样上游端、下游端的温度，检测结果见表1。
表1主流烟气温度检测结果
表1的检测数据清楚地表明，烟气流经螺旋通道管状气流单元后，温度降低62.2℃，降低幅度比相同条件下的普通中空管温度低21.6℃。
实施例2：如图3、图4所示，本实施例在实施例1的基础上，随机在4个螺旋通道内均添加了功能材料14，本实施例在4个螺旋通道内均添加了功能材料(当螺旋通道为多个时，可以随机选1个螺旋通道添加功能材料，也可以选择小于螺旋通道的个数添加，也可以选择所有螺旋通道都添加)，所添加的功能材料为活性炭颗粒，粒径为100目，在线成型时利用胶水粘在气流通道内的吸热层11和隔热层12壁上。
制备结构为二醋酸纤维10mm+螺旋通道管状气流单元20mm重复单元的复合滤棒。使用卷接设备将滤嘴与烟丝卷接到一起，具有螺旋通道的管状气流单元位于产香材料端。以实施例1为对照样品。按照国家标准YC/T29-1996规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，收集剑桥滤片进行GC-MS分析，对比两种样品的主流烟气粒相物成分，分析结果见图5。
图中的数据表明，与不添加活性炭的螺旋通道气流单元样品相比，添加活性炭颗粒的螺旋通道管状气流单元使烟草制品主流烟气化学成分发生了明显的变化，总粒相物、焦油、CO、苯并芘、烟草特有亚硝胺和酚类物质明显降低。
实施例3：如图6、图7所示，一种具有螺旋通道的改进型管状气流单元(圆周为22.5mm的具有螺旋通道的管状气流单元)，包括从内往外设置的吸热层11、隔热层12，还包括支撑件13：所述支撑件13位于隔热层12外呈螺旋状缠绕形成螺旋通道。其吸热层11厚度为300μm，隔热层12厚度为180μm，支撑件13厚度为500μm，宽度为9mm，吸热层11紧挨隔热层12，1个支撑件13在隔热层12外呈螺旋状缠绕，支撑件13的中心线与具有螺旋通道的改进型管状气流单元10的纵向垂直线之间的夹角为45°，通过成型纸包裹后，隔热层12与成型纸之间形成1个螺旋通道。
制备二醋酸纤维6mm+螺旋通道管状气流单元24mm+二醋酸纤维4mm重复单元的复合滤棒。使用卷接设备将滤嘴与产香基体卷接到一起，得到卷烟产品。其中螺旋通道管状气流单元位于滤棒中间位置。制备相同规格的普通中空管卷烟产品，作为对照样。按照国家标准YC/T29-1996规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，使用K型热电偶温度检测仪器检测卷烟抽吸时螺旋通道管状气流单元及对照样上游端、下游端的温度，检测结果见表2。
表2主流烟气温度检测结果
表2的检测数据清楚地表明，烟气流经螺旋通道管状气流单元后，温度降低50.6℃，降低幅度比相同条件下的普通中空管温度低21.2℃。
实施例4：如图8、图9所示，本实施例在实施例3的基础上，在隔热层12与成型纸之间形成1个螺旋通道中添加功能材料。功能材料14为附载薄荷香精的纤维素条，以螺旋缠绕的方式粘接在隔热层外。纤维素条在螺旋通道中的缠绕角度与支撑件13的缠绕角度一致，即纤维素条的中心线与具有螺旋通道的改进型管状气流单元10的纵向垂直线之间的夹角为45°。
制备结构为二醋酸纤维6mm+具有螺旋通道的改进型管状气流单元24mm+二醋酸纤维4mm重复单元的复合滤棒。使用卷接设备将滤嘴与产香材料卷接到一起，具有螺旋通道的管状气流单元位于滤棒中间位置。以实施例3的螺旋通道气流单元为对照样品。按照国家标准YC/T29-1996规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，收集剑桥滤片进行GC-MS分析，对比两种样品的主流烟气粒相物成分，分析结果见图10。
图中的数据表明，与不添加附载薄荷香精的纤维素条的螺旋通道气流单元样品相比，添加附载薄荷香精的纤维素条的螺旋通道气流单元使烟草制品主流烟气化学成分发生了明显的变化，薄荷醇含量明显升高，酚类物质明显降低。
实施例5：如图11所示，一种具有螺旋通道的改进型管状气流单元(圆周为23.3mm的具有螺旋通道的管状气流单元)，包括从内往外设置的吸热层11、隔热层12，还包括支撑件13：所述支撑件13位于吸热层11、隔热层12之间呈螺旋状缠绕在吸热层11上形成螺旋通道；和支撑件13位于隔热层12外呈螺旋状缠绕形成螺旋通道。其吸热层11厚度为400μm，隔热层12厚度为200μm，吸热层11、支撑件13、隔热层12呈交替分布，其中吸热层11和隔热层12之间的支撑件13厚度为1000μm，宽度为1.5mm，隔热层12外的支撑件13厚度为800μm，宽度为2mm，支撑件13与具有螺旋通道的改进型管状气流单元10的垂直纵向之间的夹角为80°，在吸热层11和隔热层12之间有3个支撑件13，形成3个螺旋通道；隔热层12外有3个支撑件13，通过成型纸包裹后，隔热层12与成型纸之间再形成3个螺旋通道。
制备二醋酸纤维10mm+螺旋通道管状气流单元20mm重复单元复合滤棒，使用卷接设备将滤嘴与产香基体卷接到一起，得到卷烟产品。其中螺旋通道管状气流单元位于产香材料端。制备相同规格的普通中空管卷烟产品，作为对照样。按照国家标准YC/T29-1996规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，使用K型热电偶温度检测仪器检测卷烟抽吸时螺旋通道管状气流单元及对照样上游端、下游端的温度，检测结果见表3。
表3主流烟气温度检测结果
表3的检测数据清楚地表明，烟气流经螺旋通道管状气流单元后，温度降低71.0℃，降低幅度比相同条件下的普通中空管温度低31.2℃。
实施例6：如图12所示，在实施例5的基础上，随机在吸热层11和隔热层12之间的1个螺旋通道内添加功能材料，功能材料为烟草薄片条，厚度为800μm，宽度为5mm，以螺旋缠绕的方式填充在吸热层11和隔热层12之间的气流通道腔内，烟草薄片在螺旋通道中的缠绕角度与支撑件13的缠绕角度一致，即烟草薄片的中心线与具有螺旋通道的改进型管状气流单元10的纵向垂直线之间的夹角为80°。同时随机在隔热层12与成型纸之间1个螺旋通道内添加功能材料，功能材料为中草药颗粒，粒径为80目。
制备二醋酸纤维10mm+螺旋通道管状气流单元20mm重复单元复合滤棒。使用卷接设备将滤嘴与产香基体卷接到一起，得到卷烟产品。其中螺旋通道管状气流单元位于产香材料端。以实施例5的样品为对照样品。按照国家标准YC/T29-1996规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，收集剑桥滤片进行GC-MS分析，对比两种样品的主流烟气粒相物成分，分析结果见图13。
图中的数据表明，与不添加烟草薄片及中草药颗粒的螺旋通道气流单元样品相比，添加烟草薄片及中草药颗粒的气流通道单元使烟草制品主流烟气化学成分发生了明显的变化，醛酮类、萜烯类、杂环类、苯环及酚类含量均有明显升高。
除上述实施例外，还给出了位于吸热层11、隔热层12之间的螺旋通道个数为1个；位于吸热层11、隔热层12之间的螺旋通道个数为多个的示意图，如图14、15所示。当螺旋通道为多个时，可以随机选1个螺旋通道添加功能材料，也可以选择小于螺旋通道的个数添加，也可以选择所有螺旋通道都添加。
所述具有螺旋通道的管状气流单元10，采用螺旋卷制工艺制备而成，所述吸热层11和隔热层12经螺旋卷制后，因不存在缝隙而形成管状结构；所述支撑件13在吸热层11和隔热层12之间或者具有螺旋通道的管状气流单元的最外层经螺旋缠绕后形成螺旋状的通道；功能材料14分布于形成的螺旋状通道内，呈螺旋状分布，功能材料14在具有螺旋通道的改进型管状气流单元10在线成型时加入(即在吸热层11、隔热层12、支撑件13一体成型时加入)。
除所给附图的情况外，本申请还可以对于如下材料按照如下要求进行任意组合：所述吸热层11采用吸热材料，所述吸热材料包括木浆纤维、聚乳酸、聚丙烯、聚乙二醇中的一种或几种(所述吸热材料能高效吸收、储存或转移热量，达到在第一时间吸收烟气温度的目的)。所述隔热层12采用隔热材料，所述隔热材料包括棉纤维、麻纤维、硅酸盐、石墨中、纤维素纸中的一种或几种。所述功能材料14为线状、条状、片状或颗粒状材料中的一种或几种，所述隔热材料能起到阻隔温度的作用。所述功能材料14为棉线(线状)、麻线(线状)、纤维素条(条状)、烟草薄片(片状)、淀粉颗粒(颗粒状)、活性炭颗粒(颗粒状)、植物颗粒(颗粒状)、凝胶颗粒(颗粒状)中的一种或几种(其中棉线、麻线、纤维素条为高吸附材料，同时也可进行载香，方式是将液体香料通过喷涂或浸涂附载于其上；烟草薄片为造纸法、干法或辊压法成型的薄片；淀粉颗粒、活性炭颗粒为多孔类颗粒材料，具有较好的吸附效果；植物颗粒如中草药颗粒、植物叶片颗粒其本身带有本香，也可进行载香；凝胶颗粒为以PEG为原料制备而成的载香颗粒，载香量大，同时其相变功能可起到显著的降温效果。所述功能材料14为添加的，为所述具有螺旋通道的管状气流单元10提供载香、吸附或降温等特殊功能，以改善烟支抽吸品质；利用胶水等胶黏剂将所述功能材料14固定于螺旋通道内)。在功能材料14的添加过程中，功能材料14与支撑件13不相交(即也不重叠)，从而避免具有螺旋通道的改进型管状气流单元10圆周发生变化或造成具有螺旋通道的改进型管状气流单元10圆度不圆。
对于尺寸等参数可以以如下要求进行任意选择：所述支撑件13宽度为所述具有螺旋通道的管状气流单元10外圆周的至少10％并且小于90％(即整个螺旋通道的管状气流单元10最外层的圆周)，厚度为吸热层11厚度的至少1.5倍并且小于5倍(所述支撑件13由较厚的木浆纤维构成，所述吸热层11厚度为70～430μm，优选地，厚度为100～350μm；所述隔热层12厚度为70～350μm，优选地，厚度为100～300μm；所述支撑件13厚度为105～2150μm，优选地，厚度为300～2000μm)；所述支撑件13的中心线与所述具有螺旋通道的改进型管状气流单元10的纵向垂直夹角大于0°且小于90°(不包括0°和90°，可以避免螺旋角度接近0°时，气流路径较短，接近直通道；避免螺旋角度接近90°时，气流路径较长)。
根据应用需求，所述具有螺旋通道的管状气流单元10还可以有外层，所述外层是因满足所述具有螺旋通道的管状气流单元10的性能需要(如硬度)，也可以是满足具有螺旋通道的管状气流单元10的外观需要，赋予具有螺旋通道的管状气流单元10特殊品牌外观。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：包括从内往外设置的吸热层(11)、隔热层(12)，还包括支撑件(13)：所述支撑件(13)位于吸热层(11)、隔热层(12)之间呈螺旋状缠绕在吸热层(11)上形成螺旋通道；和/或支撑件(13)位于隔热层(12)外呈螺旋状缠绕形成螺旋通道。
2.根据权利要求1所述的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：所述吸热层(11)和隔热层(12)经螺旋卷制形成管状结构。
3.根据权利要求1所述的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：所述吸热层(11)采用吸热材料，所述吸热材料包括木浆纤维、聚乳酸、聚丙烯、聚乙二醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：所述隔热层(12)采用隔热材料，所述隔热材料包括棉纤维、麻纤维、硅酸盐、石墨中、纤维素纸中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：所述螺旋通道中添加功能材料(14)，呈螺旋状分布。
6.根据权利要求1所述的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：位于吸热层(11)、隔热层(12)之间的螺旋通道个数为1个或者多个：将功能材料(14)粘在螺旋通道内的吸热层(11)和隔热层(12)壁上；或者以螺旋缠绕的方式将功能材料(14)填充在吸热层(11)和隔热层(12)之间的螺旋通道内；支撑件(13)与功能材料(14)不相交；
位于隔热层(12)外呈螺旋状缠绕形成螺旋通道个数为1个或者多个：以螺旋缠绕的方式将功能材料(14)粘接在隔热层(12)外。
7.根据权利要求5所述的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：所述功能材料(14)为线状、条状、片状或颗粒状材料中的一种或几种。
8.根据权利要求5所述的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：所述功能材料(14)为棉线、麻线、纤维素条、烟草薄片、淀粉颗粒、活性炭颗粒、植物颗粒、凝胶颗粒中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：所述支撑件(13)的中心线与所述具有螺旋通道的改进型管状气流单元(10)的纵向垂直夹角大于0°且小于90°。
10.根据权利要求1所述的具有螺旋通道的改进型管状气流单元，其特征在于：所述支撑件(13)宽度为所述具有螺旋通道的管状气流单元(10)外圆周的至少10％并且小于90％，厚度为吸热层(11)厚度的至少1.5倍并且小于5倍。
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