CN113502692B - 一种采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法，采用机内施胶的方法，在造纸法制备降温材料纸张过程中以施胶的形式添加降温物质，具体方法为：以植物纤维纸浆为原料，采用造纸机抄造原纸纸张，然后通过浸渍设备在原纸纸张表面施胶，将胶液涂覆到原纸纸张上，再经过干燥后得到降温材料纸张，即用于加热卷烟的降温材料。本发明在保证纸张降温材料加工性能的前提下，既能赋予纸张降温材料较好的降温效果，又能减少降温材料的吸附截留，提高加热卷烟的香味饱和度，丰富加热卷烟的风味调控手段。

Description

一种采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法
技术领域
本发明属于加热卷烟领域，具体涉及一种采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法。
背景技术
随着消费者对于健康问题的重视及对卷烟产品个性化体验的需求提升，烟草行业不断响应消费者的需求升级，各种新型卷烟得到了较快的发展。加热卷烟属于一种传统卷烟和电子产品相结合的新型烟草产品。
相对于传统卷烟，加热卷烟的烟草物质仅受到200～400℃的加热，此温度范围能使尼古丁和芳香物质充分释放出来，同时大幅减少了常规卷烟在高温燃烧过程中裂解和蒸馏出的有害烟气成分。加热卷烟由于要将烟支插入加热器具使用，而加热卷烟烟支长度普遍较短，烟气降温时间和距离有限，容易导致烟气过热，热刺感强，烟气量少的问题，严重影响了抽吸体验，因此如何开发出更好的降温过滤材料具有重要意义。
目前市场主流的加热不燃烧卷烟采用聚乳酸(PLA)薄膜作为烟气的降温材料。但现有聚乳酸膜存在聚拢折叠过程中断裂、吸热后收缩塌陷影响抽吸体验等不足。也有方案尝试采用市售纸张为基材，双面各涂覆10-50g/m2热融涂料提升降温性能。此方案可以达到增加卷烟烟雾量及香气量，但由于双面总涂覆量达到20-100g/m2，材料厚度大幅提升，且受限于胶黏剂的粘结性，大大降低了降温材料的可加工性能，限制其作为降温段的形式，同时也会提升降温材料的生产成本。导致为了提高降温性能，一味提高表面降温材料涂覆量就会造成降温材料可加工性能下降，而为了保证纸张降温材料加工性能，纸张的降温效果就达不到抽吸的标准，只能进一步对其他单元进行改进，出现了降温效果和加工性能两难的问题。
除此之外，现有纸张作为降温材料还面临着植物纤维较好的截留性能，降低加热卷烟的烟雾量和香味饱和度。
因此，开发一种以植物纤维为原料，采用造纸法生产，并机内加工完毕，具备良好的加工性能、降温性能、较低的截留和生产成本的纸张降温材料，是人们所希望的。
为了解决以上问题，提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种加工性能好、降温效果好、成本低、具有较好烟气香味饱和度的加热卷烟降温材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法，采用机内施胶的方法，在造纸法制备降温材料纸张过程中以施胶的形式添加降温物质，具体方法为：以植物纤维纸浆为原料，采用造纸机抄造原纸纸张，然后通过浸渍设备在原纸纸张表面施胶，将胶液涂覆到原纸纸张上，再经过干燥后得到降温材料纸张，即用于加热卷烟的降温材料。
优选地，所述植物纤维纸浆为针叶木、阔叶木、竹子的植物纤维漂白浆料或未漂白浆料，浆料的打浆度为20°SR～65°SR。
优选地，所述造纸机为长网造纸机、圆网造纸机或斜网造纸机类型的纸张抄造设备。
优选地，通过机内浸渍设备在原纸表面施胶，机内浸渍设备位于造纸机干燥部中部，纸张经过网部成形、压榨、干燥后经过机内浸渍施胶、再经过干燥后得到降温材料纸张。
优选地，所述胶液包含胶黏剂、降温保湿剂和香精香料；所述胶黏剂选自聚乙烯醇；所述降温保湿剂选自甘油、丙二醇中一种或几种任意比例混合物；优选为甘油；所述香精香料为烟草行业使用的传统或新型的香精香料，具体香型和种类根据卷烟产品种类调配。
优选地，所述胶液中胶黏剂聚乙烯醇，固含量为0.5％～2％的聚乙烯醇水溶液；以体积比计，所述胶黏剂和所述降温保湿剂的配比为，0.5％～2％的聚乙烯醇水溶液：保湿剂＝10～50:1，优选为1％的聚乙烯醇水溶液：保湿剂＝15～30:1。
优选地，原纸纸张的定量为30g/m2～120g/m2。
优选地，将胶液涂覆到原纸纸张上，两面均涂覆，两面涂覆总量为1g/m2～8g/m2。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用机内施胶的方法，在造纸法制备降温材料纸张过程中以施胶的形式添加降温物质，相对于使用原纸作为基材，直接在其表面涂覆降温物质，本发明在造纸机抄造原纸纸张以施胶方式涂覆降温物质，使得仅需要涂布较少量的降温材料(1g/m2～8g/m2)就能达到非常好的降温效果。除此之外，本发明中施加的胶液包含胶黏剂、降温保湿剂和香精香料，所述胶黏剂选自聚乙烯醇；所述降温保湿剂选自甘油、丙二醇中一种或几种任意比例混合物，相对于对比样品，添加本发明的降温材料的实施例样品在降温效果、烟雾量得到了明显提升，且对烟气的截流量更小。
2、采用传统植物纤维纸浆为原料，并通过浸渍表面施胶涂布1g/m2～8g/m2所生产的加热卷烟降温材料。较低的原纸定量、很低的表面施胶上胶量以及聚乙烯醇优良的粘结力，保证了降温材料优越的机械加工性能。
3、以植物纤维纸浆为原料，采用规模化的造纸法生产加热卷烟降温材料，既降低了原料成本，也从加工方式上采用了产品稳定度高、均匀度好、生产成本低的造纸法。
4、纸张中植物纤维所负载的结晶水、表明施胶涂布的胶料所吸附的水以及涂料中的保湿剂分解会带走大量的热，提升降温效率，赋予降温材料较好的降温效果。
5、通过浸渍表面施胶轻涂的胶料，经过精心搭配，既能够堵塞植物纤维空隙，降低纤维对烟气的截留作用，保证加热卷烟的烟雾量，同时胶料配方中的保湿剂和香精香料还能增加烟气的香味饱和度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
对比例1
采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法与应用。以纸浆为原料，采用漂白针叶木浆与阔叶木浆，针叶木浆打浆至打浆度为40°SR，阔叶木浆打浆至32°SR，针叶木浆：阔叶木浆＝7:3比例配浆，采用配置有表面施胶浸渍装置的造纸机按照常规造纸方式抄造纸张，原纸定量60g/m2。此处施胶方法为传统造纸工艺的方法，不会添加降温物质。
对比例2
取70重量份聚乙二醇加热至60℃使其完全融化，并加入3重量份壳聚糖+海藻酸钠(重量比为1:1)、2重量份蔗糖脂肪酸酯、15重量份甘油和10重量份烟草香精，搅拌均匀后冷却至室温，得到熔点为50℃的降温基材；
采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法与应用。以纸浆为原料，采用漂白针叶木浆与阔叶木浆，针叶木浆打浆至打浆度为40°SR，阔叶木浆打浆至32°SR，针叶木浆：阔叶木浆＝7:3比例配浆，采用配置有表面施胶浸渍装置的造纸机按照常规造纸方式抄造纸张，原纸定量80g/m2。此处施胶方法为传统造纸工艺的方法，不会添加降温物质，后续步骤会在得到的原纸上涂覆制备得到的降温基材。
将上述所得的降温基材加入涂布机料槽中加热至60℃并保温，将上述所制得的原纸放置到涂布机上，在涂布机放卷张力为5％、收卷张力为25％、车速为50m/min的条件下，将降温基材以30g/m2的量双面覆膜于定量为80g/m2纤维素纸上，并冷却至室温进行固化，即可得到上、下层为覆膜层1、中间层为纤维素纸层2的降温材料。
对比例3
取70重量份聚乙二醇加热至60℃使其完全融化，并加入3重量份壳聚糖+海藻酸钠(重量比为1:1)、2重量份蔗糖脂肪酸酯、15重量份甘油和10重量份烟草香精，搅拌均匀后冷却至室温，得到熔点为50℃的降温基材；
采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法与应用。以纸浆为原料，采用漂白针叶木浆与阔叶木浆，针叶木浆打浆至打浆度为40°SR，阔叶木浆打浆至32°SR，针叶木浆：阔叶木浆＝7:3比例配浆，采用配置有表面施胶浸渍装置的造纸机按照常规造纸方式抄造纸张，原纸定量80g/m2。此处施胶方法为传统造纸工艺的方法，不会添加降温物质，后续步骤会在得到的原纸上涂覆制备得到的降温基材。
将上述所得的降温基材加入涂布机料槽中加热至60℃并保温，将上述所制得的原纸放置到涂布机上，在涂布机放卷张力为5％、收卷张力为25％、车速为50m/min的条件下，将降温基材以3g/m2的量双面覆膜于定量为80g/m2纤维素纸上，并冷却至室温进行固化，即可得到上、下层为覆膜层1、中间层为纤维素纸层2的降温材料。
实施例1
采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法与应用。以纸浆为原料，采用漂白针叶木浆与阔叶木浆，针叶木浆打浆至打浆度为40°SR，阔叶木浆打浆至32°SR，针叶木浆：阔叶木浆＝7:3比例配浆，采用配置有表面施胶浸渍装置的造纸机按照常规造纸方式抄造纸张，原纸定量60g/m2。将熬制好的聚乙烯醇稀释至1％的浓度，将1％的聚乙烯醇水溶液与甘油按照体积比30:1配制，搅拌均匀，并加入少许所需的香精香料，搅拌后，供纸机表面施胶浸渍使用。原纸在纸机干燥部经过表面施胶，然后继续干燥成纸，表面施胶的上胶量为3g/m2。所制备的降温材料用于制作加热卷烟降温材料，可以适用于加热卷烟，也可以适用于不同直径的加热卷烟。
实施例2
采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法与应用。以纸浆为原料，采用漂白针叶木浆与阔叶木浆，针叶木浆打浆至打浆度为40°SR，阔叶木浆打浆至32°SR，针叶木浆：阔叶木浆＝8:2比例配浆，采用配置有表面施胶浸渍装置的造纸机按照常规造纸方式抄造纸张，原纸定量80g/m2。将熬制好的聚乙烯醇稀释至1％的浓度，将1％的聚乙烯醇水溶液与甘油按照体积比15:1配制，搅拌均匀，并加入少许所需的香精香料，搅拌后，供纸机表面施胶浸渍使用。原纸在纸机干燥部经过表面施胶，然后继续干燥成纸，表面施胶的上胶量为5g/m2。所制备的降温材料用于制作加热卷烟降温材料，可以适用于加热卷烟，也可以适用于不同直径的加热卷烟。
实施例3
采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法与应用。以纸浆为原料，采用漂白竹浆与阔叶木浆，竹浆打浆至打浆度为36°SR，阔叶木浆打浆至32°SR，竹浆：阔叶木浆＝8:2比例配浆，采用配置有表面施胶浸渍装置的造纸机按照常规造纸方式抄造纸张，原纸定量70g/m2。将熬制好的聚乙烯醇稀释至1％的浓度，将1％的聚乙烯醇水溶液与甘油按照体积比25:1配制，搅拌均匀，并加入少许所需的香精香料，搅拌后，供纸机表面施胶浸渍使用。原纸在纸机干燥部经过表面施胶，然后继续干燥成纸，表面施胶的上胶量为4g/m2。所制备的降温材料用于制作加热卷烟降温材料，可以适用于加热卷烟，也可以适用于不同直径的加热卷烟。
实施例4
采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法与应用。以纸浆为原料，采用漂白针叶木浆，针叶木浆打浆至打浆度为42°SR，采用配置有表面施胶浸渍装置的造纸机按照常规造纸方式抄造纸张，原纸定量90g/m2。将熬制好的聚乙烯醇稀释至1％的浓度，将1％的聚乙烯醇水溶液与甘油按照体积比15:1配制，搅拌均匀，并加入少许所需的香精香料，搅拌后，供纸机表面施胶浸渍使用。原纸在纸机干燥部经过表面施胶，然后继续干燥成纸，表面施胶的上胶量为6g/m2。所制备的降温材料用于制作加热卷烟降温材料，可以适用于加热卷烟，也可以适用于不同直径的加热卷烟。
采用实施例1～实施例4所制备的加热卷烟降温材料，能很好的降低烟气温度，降温效果及烟气截留效果如表1所示，具有良好的降温效果，使得烟气先后经过降温材料、过滤材料后进入口腔的温度在40℃左右，降温过滤材料的机械加工性能好，始终保持纵向通道通畅，保持烟气顺畅流通，且烟气的香味饱和度高，有效提高使用者的抽吸体验感。
降温效果测试说明：将降温材料用于周向加热卷烟，采用周向加热烟具测试，抽吸程序设置为每口抽吸时间为2s，每30s抽吸一口，抽吸容量为35mL，共抽吸7口。测定烟气通过降温材料进出口温度。采用同一批加热不燃烧卷烟(周长16mm)为样品烟，替换降温材料，记录烟气通过降温材料前后的温度差。平均温度降低效果的计算方法为：对每一口温度曲线积分后除以2s，得到抽吸时每一口的平均温度，然后取7口温度的平均值，烟气通过降温材料前后的平均温差为平均温度降低效果。最高温度降低效果的计算方法为：探测抽吸过程中经过降温材料前后每口的温度峰值，计算峰值的温度差，并将抽吸7口时的温度峰值差取平均值即为最高温度降低效果。
其中进出口温度的“平均”一列表示该降温材料在每次气缸吸气抽吸的2s中温度的平均值，通过对该段温度曲线积分后除以时间2s得到，“最高”一列则表示温度曲线在每次抽吸过程中达到的最高值。降温效果中的“平均”和“最高”则表示进口温度和出口温度对应列数据的差值。
降温材料截留量测试说明：将降温材料用于周向加热卷烟，采用周向加热烟具测试，抽吸程序设置为每口抽吸时间为2s，每30s抽吸一口，抽吸容量为35mL，共抽吸7口。采用同一批加热不燃烧卷烟(周长16mm)为样品烟，替换降温材料，记录降温材料抽吸前后的重量差值，即为降温材料截留量。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
表1降温效果及降温材料的截留数据
Figure GDA0003200169840000071
通过表1数据可以看出，对比例1采用常规造纸方式制备的纸张作为降温材料用于加热卷烟中，但是其平均温度降低效果、最高温度降低效果均不好，且对烟雾截流量大，抽吸的烟雾量小。而对比例3中先制备得到原纸，然后在原纸的表面涂覆3g/m2的胶液，得到降温材料，虽然降温效果相对于对比例1来讲确实有些许提升，但是提升效果并不明显，而为了进一步提升其降温效果，对比例2直接在原纸的表面涂覆30g/m2的胶液，得到降温材料，但是由于施胶量太大，制备的降温材料根本不能用于加热卷烟中。相对于以上对比例，本发明实施例1-4，采用机内施胶的方法，在造纸法制备降温材料纸张过程中以施胶的形式添加降温物质，可以在添加较少胶液的情况下，使其具备非常好的降温效果，且具有截留的优势。通过实施例1-4可以看出，采用本发明制备方法仅需要涂布较少量的降温材料(1g/m2～8g/m2)就能达到非常好的降温效果。
通过以上对比例和实施例可以得出，本发明采用机内施胶的方法，在造纸法制备降温材料纸张过程中以施胶的形式添加降温物质，相对于使用原纸作为基材，直接在其表面涂覆降温物质，本发明在造纸机抄造原纸纸张以施胶方式涂覆降温物质，使得仅需要涂布较少量的降温材料(1g/m2～8g/m2)就能达到非常好的降温效果。除此之外，本发明中施加的胶液包含胶黏剂、降温保湿剂和香精香料，所述胶黏剂选自聚乙烯醇；所述降温保湿剂选自甘油、丙二醇中一种或几种任意比例混合物，相对于对比样品，添加本发明的降温材料的实施例样品在降温效果、烟雾量得到了明显提升，且对烟气的截流量更小。
较低的原纸定量、很低的表面施胶上胶量以及聚乙烯醇优良的粘结力，保证了降温材料优越的机械加工性能。而以植物纤维纸浆为原料，采用规模化的造纸法生产加热卷烟降温材料，既降低了原料成本，也从加工方式上采用了产品稳定度高、均匀度好、生产成本低的造纸法。另外，纸张中植物纤维所负载的结晶水、表明施胶涂布的胶料所吸附的水以及涂料中的保湿剂分解会带走大量的热，提升降温效率，赋予降温材料较好的降温效果。制备过程中，通过浸渍表面施胶轻涂的胶料，经过精心搭配，既能够堵塞植物纤维空隙，降低纤维对烟气的截留作用，保证加热卷烟的烟雾量，同时胶料配方中的保湿剂和香精香料还能增加烟气的香味饱和度。

Claims (3)

1.一种采用造纸法制备用于加热卷烟降温材料的方法，其特征在于：采用机内施胶的方法，在造纸法制备降温材料纸张过程中以施胶的形式添加降温物质，具体方法为：以植物纤维纸浆为原料，采用造纸机抄造原纸纸张，然后通过浸渍设备在原纸纸张表面施胶，将胶液涂覆到原纸纸张上，两面均涂覆，两面涂覆总量为1g/m2～8g/m2，再经过干燥后得到降温材料纸张，即用于加热卷烟的降温材料；
原纸纸张的定量为30g/m2～120g/m2；
所述植物纤维纸浆为针叶木、阔叶木、竹子的植物纤维漂白浆料或未漂白浆料，浆料的打浆度为20°SR～65°SR；
所述胶液包含胶黏剂、降温保湿剂和香精香料；所述胶黏剂选自聚乙烯醇；所述降温保湿剂选自甘油、丙二醇中一种或几种任意比例混合物；
所述胶液中胶黏剂聚乙烯醇，固含量为0.5％～2％的聚乙烯醇水溶液；
以体积比计，所述胶黏剂和所述降温保湿剂的配比为，1％的聚乙烯醇水溶液：保湿剂＝10～50:1。
2.根据权利要求1所述的制备用于加热卷烟降温材料的方法，其特征在于：所述造纸机为长网造纸机、圆网造纸机或斜网造纸机类型的纸张抄造设备。
3.根据权利要求1所述的制备用于加热卷烟降温材料的方法，其特征在于：通过机内浸渍设备在原纸表面施胶，机内浸渍设备位于造纸机干燥部中部，纸张经过网部成形、压榨、前干燥，然后经过机内浸渍施胶、再经过后干燥得到降温材料纸张。
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