CN110959909B - 具有热收缩效应的复合滤棒及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有热收缩效应的复合滤棒及其制备方法和应用，复合滤棒由热收缩性纤维丝束和基体复合而成，所述热收缩性纤维丝束沿轴向嵌入所述基体内，热收缩性纤维丝束在复合滤棒的横截面中呈现单点、多点或者区域集中分布，热收缩性纤维丝束在40℃‑200℃的温度区间发生热缩性，热收缩率为10‑70％，在加热卷烟应用时，热收缩性丝束随高温烟气通过表现热收缩性，复合滤棒两端形成局部中空文丘里结构。复合滤棒不但可以提供烟气混合空间，还具有混合烟气、支撑、过滤、降低烟气温度等多功能，而且其滤棒结构简单、制作简便、成本低，较现有复合滤棒的多段式加工工艺具有优势。

Description

具有热收缩效应的复合滤棒及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及烟草技术领域，具体涉及一种具有热收缩效应的复合滤棒及其制备方法和应用。

背景技术

随着国际市场上传统卷烟消费者的比例下降和日益严峻的控烟条令，国内外烟草企业加快对新型烟草制品的开发投入和市场推广，在日韩和欧美市场推出新型的卷烟产品-加热卷烟。其烟气产生原理是通过阴燃碳棒或者加热电子元件在温度低于500℃下加热烟草，使烟草不发生燃烧，但烟草成分仍能蒸馏与裂解，从而也释放出尼古丁和烟草特征香气，满足消费者的要求。

与传统燃烧型卷烟相比，加热卷烟的烟气入口温度高可＞60℃，烟雾量少，尼古丁传送量少，并且发烟制品需要一段支撑滤棒。目前，国际市场上主要有两种类型的滤棒结构，一种类型的滤棒的结构包括支撑元件、气溶胶冷却元件、过滤器区段和/或中空管。另一种具有多段复合式结构的复合滤棒，依次由实心过滤器、第一中空过滤器、第二中空过滤器和第三中空过滤器衔接，达到混合烟气、降低烟气温度、缩短烟雾响应时间等多重作用。上述两种类型的加热卷烟的滤棒由至少3段结构组成，需要不少于3种加工工艺进行生产、组装。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的第一个目的是提供一种具有热收缩效应的复合滤棒。

本发明的第二个目的是提供一种上述复合滤棒的制备方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种具有热收缩效应的复合滤棒，所述复合滤棒由热收缩性纤维丝束和基体复合而成，所述热收缩性纤维丝束沿轴向嵌入所述基体内，在加热卷烟应用时，所述热收缩性纤维丝束随高温烟气通过表现热收缩性，所述复合滤棒两端形成局部中空文丘里结构。

所述复合滤棒中所述热收缩性纤维丝束重量占比为10％-80％，所述基体重量占比为20％-90％。

所述基体为常规烟用丝束，所述复合滤棒由所述热收缩性纤维丝束与所述常规烟用丝束同时开松引入成型机，添加增塑剂制备而成。

所述常规烟用丝束包括醋酸纤维素丝束、聚丙烯纤维丝束和聚乳酸纤维丝束的一种或上述几种复合丝束。

所述基体为中空型滤棒，所述复合滤棒将所述热缩性纤维丝束填充到所述中空型滤棒的腔体内，所述中空型滤棒包括常规丝束滤棒、纸质滤棒及空管滤棒。

所述热收缩性纤维丝束在所述复合滤棒的横截面中呈现单点、多点或者区域集中分布。

所述热收缩性纤维丝束为热缩性高分子材料，其形态为纤维态，是多根纤维组成的纤维聚集体，在40℃-200℃的温度区间发生热缩性，热收缩率为10-70％；

优选地，在50℃-180℃温变区间，所述热收缩性丝束的热收缩率为20％-70％。

所述热收缩性纤维丝束为未卷曲直丝，所述未卷曲直丝包括聚乳酸纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚尼龙纤维、聚丙烯纤维、高聚丙烯腈纤维、收缩聚酯纤维的一种或上述几种的复合纤维。

本发明提供一种上述具有热收缩效应的复合滤棒的制备方法，包含以下步骤：

将一股或多股所述热收缩性纤维丝束与所述基体在成型机上一步成型，使所述热收缩性纤维丝束在复合滤棒横的截面中呈现单点、多点或者区域集中分布；

单点和多点的位置根据滤嘴外观及性能设计需求放置在复合滤棒横截面任意位置，区域集中分布同样也可以根据滤嘴外观及性能设计需求放置在滤棒横截面任意位置，并且集中分布的区域截面可以为任意形状，单一或多分散性。

本发明还提供了一种上述的具有热收缩效应的复合滤棒在卷烟以及加热卷烟中的应用。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：所述复合滤棒由热收缩性纤维丝束和基体复合而成，所述热收缩性纤维丝束沿轴向嵌入所述基体内，在加热卷烟应用时，所述热收缩性纤维丝束随高温烟气通过表现热收缩性，所述复合滤棒两端形成局部中空文丘里结构。复合滤棒不但可以提供烟气混合空间，还可以提供支撑、满足一定的过滤性能和降温，具有混合烟气、支撑、过滤、降低烟气温度等多功能，而且其滤棒结构简单、制作简便、成本低，较现有复合滤棒的多段式加工工艺具有优势。

附图说明

图1为一实施例的复合滤棒衔嘴端的截面图。

图2为一实施例的复合嘴棒的剖面示意图。

图3为一实施例的复合滤棒的降温效果图。

具体实施方式

本发明提供了一种具有热收缩效应的复合滤棒及其制备方法和应用

<复合滤棒>

所述复合滤棒由热收缩性纤维丝束和基体复合而成，所述热收缩性纤维丝束沿轴向嵌入所述基体内，在加热卷烟应用时，所述热收缩性纤维丝束随高温烟气通过表现热收缩性，所述复合滤棒两端形成局部中空文丘里结构。所述常规烟用丝束为同种规格的纤维丝束相互接壤设置，所述常规烟用丝束中轴向嵌入所述热收缩性纤维丝束，热收缩性纤维丝束沿轴向贯通复合滤棒的两端。

所述复合滤棒的一端用于卷接烟草段，在加热卷烟应用时，所述热收缩性纤维丝束的表现热收缩性随高温烟气的流动方向逐渐减小，即热收缩率在减小，因此，所述复合滤棒两端形成局部中空文丘里结构。所述文丘里效应的原理在于当风吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动；文丘里管的原理就是把气流由粗变细，以加快空气流速，使气体在文丘里管出口的后侧形成一个“真空”区。

较佳地，所述复合滤棒中所述热收缩性纤维丝束重量占比为10％-80％，所述基体重量占比为20％-90％。

较佳地，所述基体为常规烟用丝束，所述复合滤棒由所述热收缩性纤维丝束与所述常规烟用丝束同时开松引入成型机，添加增塑剂制备而成。

进一步地，所述常规烟用丝束包括醋酸纤维素丝束、聚丙烯纤维丝束和聚乳酸纤维丝束的一种或上述几种复合丝束。

较佳地，所述基体为中空型滤棒，所述复合滤棒将所述热缩性纤维丝束填充所述中空型滤棒的腔体内，所述中空型滤棒包括常规丝束滤棒、纸质滤棒及空管滤棒。例如，所述复合滤棒通过在中空型滤棒中添加热收缩性高分子材料制得，所述中空型滤棒的轴向具有至少一个中空腔体，所述热收缩性高分子材料填充于所述中空腔体内，在加热卷烟应用时，所述热收缩性高分子材料随高温烟气通过表现热收缩，所述复合滤棒形成两端局部中空文丘里结构。

较佳地，所述热收缩性纤维丝束在所述复合滤棒的横截面中呈现单点、多点或者区域集中分布。

较佳地，所述热收缩性纤维丝束为热缩性高分子材料，其形态为纤维态，是多根纤维组成的纤维聚集体，在40℃-200℃的温度区间发生热缩性，热收缩率为

优选地，在50℃-180℃温变区间，所述热收缩性丝束的热收缩率为20％-70％。

进一步地，所述热收缩性纤维丝束为未卷曲直丝，所述未卷曲直丝包括聚乳酸纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚尼龙纤维、聚丙烯纤维、高聚丙烯腈纤维、收缩聚酯纤维的一种或上述几种的复合纤维。

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

本发明实施例所得复合滤棒的降温、过滤测试中，样品组为各实施例所得复合滤棒，对照组为常规的烟用滤棒。

实施例1:

请参阅图1，其示为加热抽吸后复合滤棒衔嘴端的截面图。本实施例中，所述基体为中空型滤棒，复合滤棒的制备是通过在中空型滤棒中引入热收缩性纤维丝束加工而成,中空型滤棒是具有五角星型的中空结构，中空型滤棒采用常规烟用材料1制成，即醋酸纤维丝束经滤棒成型获得中空型滤棒，中空型滤棒最外层包裹着一层包装成型材料3。热收缩性纤维丝束2采用的是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，将热空气收缩率50％的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，经滤棒成型填充到具有五角星型中空结构的醋酸纤维素滤棒，热收缩纤维丝束与醋酸纤维丝束1的重量百分比为1：4，卷接卷烟经加热抽吸，中心部位的热收缩纤维发生热收缩形成两端中空文丘里结构。

本实验中还设置对照组和样品组，对照组采用的是单一中空醋纤滤棒，样品组采用的是上述获得的复合滤棒，具体如下:将26mm的复合滤棒和26mm的单一中空醋纤滤棒分别与7mm实心醋纤滤棒复合，卷接12mm烟草段分别得到复合嘴棒和对照嘴棒。请参考图2，复合嘴棒的结构包括实心醋纤滤棒4、复合滤棒及烟草段5,复合滤棒的一端与实心醋纤滤棒4复合，复合滤棒的另一端用于卷接烟草段5。

本实施例采用如下方法进行卷烟分析：每口抽吸容量55ml，抽吸时间2s，逐口抽吸间隔30s。使用温感探头在33mm滤棒的末端(入口端)进行温度测试，复合滤棒表现降温效果，降温效果如图3所示。与单一中空醋纤滤棒相比，复合滤棒不但提供了烟气混合空间，且对烟气颗粒物提供一定的过滤功能，降低了烟气温度。

实施例2：

本实施例中，所述基体采用常规烟用丝束1，复合滤棒的制备是通过热收缩性纤维丝束2与常规烟用丝束1同时开松引入成型机，添加三醋酸甘油酯作为增塑剂制备形成复合滤棒；将热空气热收缩率50％的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维作为热收缩性纤维丝束，经滤棒成型机与醋酸纤维丝束成型制备复合滤棒，热收缩性纤维与醋酸纤维丝束的重量百分比为1：2，热收缩性纤维位于滤棒的中心位置区域集中分布，复合滤棒长度为100mm，物理指标如下：

截取33mm复合滤棒与12mm加热卷烟衔接，经抽吸位于中心部位的热收缩性丝束随高温烟气(＜250℃)发生热收缩形成局部中空文丘里结构。

与单一实心醋纤滤棒比较，该复合滤棒为烟气提供了混合空间。采用与实施例1的相同的卷烟分析方法，与空管滤棒相比表现降温效果。

实施例3：

本实施例3与实施例2的不同点在于：将热空气热收缩率15％的聚乳酸纤维，经滤棒成型机与醋酸纤维丝束滤棒成型制备复合滤棒，热收缩性丝束与醋酸纤维丝束的重量百分比为1：1，热收缩纤维丝束位于滤棒的中心位置区域集中分布。将复合滤棒与加热卷烟衔接，经抽吸位于中心部位的热收缩纤维随高温烟气发生热收缩形成两端局部中空文丘里结构。

与实心醋纤滤棒比较，该复合滤棒为烟气提供了混合空间。采用与实施例1的相同的卷烟分析方法，与空管滤棒相比表现降温效果。

实施例4：

本实施例与实施例3的不同点在于：将热空气热收缩率15％的聚乳酸纤维，经滤棒成型机与醋酸纤维丝束滤棒成型制备复合滤棒，热收缩性丝束与醋酸纤维丝束的重量百分比为1：2，热收缩纤维丝束在所述复合滤棒的横截面中呈现多点分布，例如，沿环形且间隔分布。将复合滤棒与加热卷烟衔接，经抽吸，热收缩性纤维随高温烟气发生热收缩形成若干个两端局部中空文丘里结构。

与实心醋纤滤棒比较，该复合滤棒为烟气提供了混合空间。采用与实施例1的相同的卷烟分析方法，与空管滤棒相比表现降温效果。

<复合滤棒应用>

上述具有热收缩效应的复合滤棒应用于卷烟以及加热卷烟中。

<复合滤棒的制备方法>

一种上述具有热收缩效应的复合滤棒的制备方法，包含以下步骤：

将一股或多股所述热收缩性纤维丝束与所述常规烟用丝束或中空型滤棒结构在成型机上一步成型，使所述热收缩性纤维丝束在复合滤棒横截面中呈现单点、多点或者区域集中分布；

单点和多点的位置根据滤嘴外观及性能设计需求放置在烟用滤棒横截面任意位置，区域集中分布同样也可以根据滤嘴外观及性能设计需求放置在滤棒横截面任意位置，并且集中分布的区域截面可以为任意形状，单一或多分散性。

在滤棒成型机上，将热收缩率高分子材料与烟用丝束同时开松引入成型机，添加三醋酸甘油酯作为增塑剂制备形成复合滤棒，或在中空滤棒中引入热缩性高分子材料加工复合滤棒。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有热收缩效应的复合滤棒，其特征在于，所述复合滤棒由热收缩性纤维丝束和基体复合而成，所述热收缩性纤维丝束沿轴向嵌入所述基体内，在加热卷烟应用时，所述热收缩性纤维丝束随高温烟气通过表现热收缩性，所述复合滤棒两端形成局部中空文丘里结构；

所述热收缩性纤维丝束为未卷曲直丝，所述未卷曲直丝包括聚乳酸纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚尼龙纤维、聚丙烯纤维、高聚丙烯腈纤维、收缩聚酯纤维的一种或上述几种的复合纤维；

所述热收缩性纤维丝束为热缩性高分子材料，其形态为纤维态，是多根纤维组成的纤维聚集体，在40℃-200℃的温度区间发生热缩性，热收缩率为10-70%。

2.根据权利要求1所述具有热收缩效应的复合滤棒，其特征在于，在50℃-180℃温变区间，所述热收缩性纤维丝束的热收缩率为20%-70%。

3.根据权利要求1所述具有热收缩效应的复合滤棒，其特征在于，所述复合滤棒中所述热收缩性纤维丝束重量占比为10%-80%，所述基体重量占比为20%-90%。

4.根据权利要求1所述具有热收缩效应的复合滤棒，其特征在于，所述基体为常规烟用丝束，所述复合滤棒由所述热收缩性纤维丝束与所述常规烟用丝束同时开松引入成型机，添加增塑剂制备而成。

5.根据权利要求4所述具有热收缩效应的复合滤棒，其特征在于，所述常规烟用丝束包括醋酸纤维素丝束、聚丙烯纤维丝束和聚乳酸纤维丝束的一种或上述几种复合丝束。

6.根据权利要求1所述具有热收缩效应的复合滤棒，其特征在于，所述基体为中空型滤棒，所述复合滤棒将所述热缩性纤维丝束填充到所述中空型滤棒的腔体内，所述中空型滤棒包括常规丝束滤棒、纸质滤棒及空管滤棒。

7.根据权利要求1所述具有热收缩效应的复合滤棒，其特征在于，所述热收缩性纤维丝束在所述复合滤棒的横截面中呈现单点、多点或者区域集中分布。

8.权利要求1至7中任一所述的具有热收缩效应的复合滤棒在卷烟以及加热卷烟中的应用。

9.一种权利要求1至7中任一所述的具有热收缩效应的复合滤棒的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

将一股或多股所述热收缩性纤维丝束与所述基体在成型机上一步成型，使所述热收缩性纤维丝束在滤棒横截面中呈现单点、多点或者区域集中分布；

单点和多点的位置根据滤嘴外观及性能设计需求放置在复合滤棒横截面任意位置，区域集中分布同样也可以根据滤嘴外观及性能设计需求放置在滤棒横截面任意位置，并且集中分布的区域截面可以为任意形状，单一或多分散性。