CN114431524A - 一种降温型复合滤棒及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于卷烟滤棒领域，具体涉及一种降温型复合滤棒及其应用。所述降温型复合滤棒包括依次连接的丝束滤棒和功能滤棒；所述功能滤棒是由非活性颗粒、活性颗粒与胶黏剂经压制成型的内部具有多孔结构的滤棒。本发明使用能够降低卷烟烟气温度、对卷烟烟气中有效成分吸附率低的颗粒物和胶黏剂压制得到内部具有多孔结构的功能滤棒，可有效降低烟气温度，并吸附烟气中的有害成分，降低制造成本和使用负担，将该功能滤棒与丝束滤棒连接组装成复合滤棒，通过调节两部分的长度，可以控制滤棒的降温效果。
Description
技术领域
本发明属于卷烟滤棒领域，具体涉及一种降温型复合滤棒及其应用。
背景技术
吸烟有害健康已经获得了广泛的认识，但它就像酒一样，某种程度上是人们不可或缺的一种重要的消费品。
烟支在吸食过程中，前面几口温度不高，但随着吸食口数的增多，到达口腔的温度迅速增加到70℃以上，从而不但产生灼热的烫唇感，也会降低烟支过滤嘴对有害成分的吸附性，使得更多的有害成分进入到人体内。因此，降低烟气的温度，是降低香烟危害、提高舒适度的一个重要方法。
目前，降低烟气温度的方法主要是在过滤嘴中加入吸热材料。这些吸热材料主要为相变吸热材料，比如聚丙烯、醋酸纤维素、铵盐、硫酸钠、硼酸钠等。专利CN 113876024 A公开了一种含有复合相变材料的烟用丝束制备方法，将聚丙烯、增白母粒、醋酸乙烯酯及其共聚物和复合相变材料按照25～10:1～3:1～4:3～8的质量比混合均匀后充分干燥得复合材料，使用该复合相变材料制备的卷烟过滤嘴用纤维，对烟气降温及烟气中有害物质吸附有积极作用。虽然相变材料具有较大的相变潜能，具有其他材料难以比拟的优势，但是由于在实际应用过程中易泄漏，通常需要将其微胶囊化后再进行应用，这便造成了成本上升的问题。因此开发具有降温功能的卷烟滤棒仍是亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种降温效果显著、成本低廉的降温型复合滤棒及其应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种降温型复合滤棒，所述降温型复合滤棒包括依次连接的丝束滤棒和功能滤棒；所述功能滤棒是由非活性颗粒、活性颗粒与胶黏剂经压制成型的内部具有多孔结构的滤棒。
通过采用上述技术方案，该种复合滤棒在抽吸时，高温烟气从具有降温功能的滤棒一端进入，从丝束滤棒一侧排出。由于功能滤棒的内部为多孔结构，在高温烟气通过该功能滤棒时可有效降低烟气温度，而且形成功能滤棒的颗粒物能够降低卷烟烟气温度、对卷烟烟气中有效成分吸附率低，在压制成滤棒时颗粒物与颗粒物之间形成接触点，增大与高温烟气的接触面积，进一步降低烟气温度。
为了延长烟气在滤棒中的行程，从而到达适宜的降温效果，作为本发明的优选，所述功能滤棒的多孔结构间相互连通形成非线性的多孔通道，且孔隙率为50-90%。
本发明的非活性颗粒是指能够降低卷烟烟气温度、对卷烟烟气中有效成分吸附率低的颗粒物。如专利CN 109700070 A公开的一种能降低卷烟烟气温度的颗粒，颗粒形状包括球形、类球形、饼状、薄片、带状、针状、多边形(如立方体)、随机形状(如碎石形状)、带刻面(如晶体形状)或任意混合。颗粒可以在至少一个维度中具有50微米、100微米、150微米、200微米、250微米的下限至5000微米、2000微米、1000微米、900微米、700微米的上限的平均直径，其中平均直径可以为任意下限至上限并涵盖其中的任何子集。
作为本发明的优选，所述非活性颗粒为空心玻璃微珠。空心玻璃微珠是一种尺寸微小的空心玻璃球体，具有质轻、低导热、隔音、高分散、电绝缘性和热稳定性好等优点。由于空心玻璃微珠的球形度很好，属于刚性空心微球，颗粒之间为点接触，使得热传导路径延长，从而有效降低接触导热。
作为本发明的优选，所述空心玻璃微珠的直径为50-300μm。通过对空心玻璃微珠进行粒径分级，可达到理想的堆积状态，使气体导热降到最低值，达到理想的绝热效果。
本申请中空心玻璃微珠中可以填充如氦气、氩气等惰性气体，以及氧气、氮气、二氧化碳等气体。由于二氧化碳的热导率较低，作为本发明的优选，所述空心玻璃微珠为内部填充CO2气体的封闭微型球体。空心玻璃微珠为闭孔微球，通过将气体封存在球体内部，较大限度的阻止气体流动传热，另外，带有致密球壳的闭孔微球，可以较大限度的对热辐射进行散射。
活性颗粒可以是适用于增强烟气流过它的任何颗粒材料，作为本发明的优选，所述活性颗粒为膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩和空心玻璃微珠复合使用不但能够提高降温效果，而且可以吸附烟卷中的有害成分。
作为本发明的优选，所述胶黏剂包含液体胶黏剂和粉体胶黏剂。所述粉体胶黏剂在高温下固化，从而对滤棒进行定型并形成多孔结构，液体胶黏剂起到润湿和低温粘接的作用。
作为本发明的优选，所述液体胶黏剂为环氧树脂、低分子的聚乙二醇、聚醋酸乙烯乳液中的至少一种；所述粉体胶黏剂为聚氨酯、聚乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的至少一种。
本申请所述非活性颗粒、活性颗粒、胶黏剂的配比可根据对孔隙率、降温效果的需要设定，能够压制成型并进行固化即可。作为本发明的优选，所述胶黏剂占所述功能滤棒重量的15-40%。
本发明所述丝束滤棒的组成不限，作为本发明的优选，所述丝束滤棒由可降解材料经纺丝形成，优选为将聚乳酸纤维材料纺丝聚拢成束，减少对有效烟气的截留。
另外，本发明还提供了一种如上述所述的降温型复合滤棒在卷烟中的应用。
本发明通过在丝束滤棒与烟丝之间增设具有降温功能的功能滤棒，尤其是对功能滤棒的多孔结构的设计，可有效降低烟气温度，并降低制造成本和使用负担。具体的，空心玻璃微珠为球形度很好的刚性空心微球，颗粒之间为点接触，空心结构使得热传导路径延长，能有效降低接触导热；且空心玻璃微珠为闭孔微球，将CO2气体封存在球体内部，较大限度的阻止气体流动传热，另外对空心玻璃微珠进行粒径分级，使其达到理想的堆积状态，从而使气体导热降到最低值，达到理想的绝热效果；而且，空心玻璃微珠为带有致密球壳的闭孔微球，通过控制粒度，可以较大限度的对热辐射进行散射，进一步提高降温效果。另外，膨胀珍珠岩和空心玻璃微珠复合使用能够更好的提高对烟卷中有害成分的吸附。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明使用能够降低卷烟烟气温度、对卷烟烟气中有效成分吸附率低的颗粒物和胶黏剂压制得到内部具有多孔结构的功能滤棒，可有效降低烟气温度，并吸附烟气中的有害成分，降低制造成本和使用负担。将该功能滤棒与丝束滤棒连接组装成复合滤棒，通过调节两部分的长度，可以控制滤棒的降温效果。
附图说明
图1为含本发明降温型复合滤棒的烟卷结构示意图；
图中，1、丝束滤棒；2、功能滤棒；3、烟丝部分。
图2为滤嘴测温方式示意图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
一种降温型复合滤棒，如图1所示，包括依次连接的丝束滤棒1和功能滤棒2；其中，功能滤棒2是由非活性颗粒、活性颗粒与胶黏剂经压制成型的内部具有多孔结构的滤棒。其通过以下步骤进行制备：
1）以质量份计，将60份的空心玻璃微珠（直径为50-300μm）、10份膨胀珍珠岩和10份的聚乙二醇200混合，在湿法混合机上充分搅拌均匀，得到湿颗粒；
2）向上述湿颗粒中加入20份的聚氨酯，混合均匀后出料；
3）将上述混合料填入含有纸膜的模具内，并使用压制机进行压制；
4）压制后固化成型，得到具有多孔结构的功能滤棒；
5）将得到的功能滤棒切成18mm小段，与功能滤棒具有相同圆周、且长度为7mm的醋酸纤维滤棒通过滤棒复合工艺制成复合滤棒。
实施例2
一种降温型复合滤棒，通过以下步骤进行制备：
1）以质量份计，将70份的空心玻璃微珠（直径为50-300μm）、10份膨胀珍珠岩和15份的聚醋酸乙烯乳液混合，在湿法混合机上充分搅拌均匀，得到湿颗粒；
2）向上述湿颗粒中加入5份的羧甲基纤维素，混合均匀后出料；
3）将上述混合料填入含有纸膜的模具内，并使用压制机进行压制；
4）压制后固化成型，得到具有多孔结构的功能滤棒；
5）将得到的功能滤棒切成15mm小段，与功能滤棒具有相同圆周、且长度为10mm的醋酸纤维滤棒通过滤棒复合工艺制成复合滤棒。
实施例3
一种降温型复合滤棒，通过以下步骤进行制备：
1）以质量份计，将45份的空心玻璃微珠（直径为50-300μm）、15份膨胀珍珠岩和20份的聚乙二醇400混合，在湿法混合机上充分搅拌均匀，得到湿颗粒；
2）向上述湿颗粒中加入20份的聚乙烯，混合均匀后出料；
3）将上述混合料填入含有纸膜的模具内，并使用压制机进行压制；
4）压制后固化成型，得到具有多孔结构的功能滤棒；
5）将得到的功能滤棒切成10mm小段，与功能滤棒具有相同圆周、且长度为15mm的醋酸纤维滤棒通过滤棒复合工艺制成复合滤棒。
实施例4
一种降温型复合滤棒，通过以下步骤进行制备：
1）以质量份计，将50份的空心玻璃微珠（直径为50-300μm）、15份膨胀珍珠岩和10份的环氧树脂混合，在湿法混合机上充分搅拌均匀，得到湿颗粒；
2）向上述湿颗粒中加入25份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，混合均匀后出料；
3）将上述混合料填入含有纸膜的模具内，并使用压制机进行压制；
4）压制后固化成型，得到具有多孔结构的功能滤棒；
5）将得到的功能滤棒切成5mm小段，与功能滤棒具有相同圆周、且长度为20mm的醋酸纤维滤棒通过滤棒复合工艺制成复合滤棒。
实施例5
一种降温型复合滤棒，通过以下步骤进行制备：
1）以质量份计，将65份的空心玻璃微珠（直径为50-300μm）、20份膨胀珍珠岩和5份的聚乙二醇600混合，在湿法混合机上充分搅拌均匀，得到湿颗粒；
2）向上述湿颗粒中加入10份的聚丙烯酸，混合均匀后出料；
3）将上述混合料填入含有纸膜的模具内，并使用压制机进行压制；
4）压制后固化成型，得到具有多孔结构的功能滤棒；
5）将得到的功能滤棒切成10mm小段，与功能滤棒具有相同圆周、且长度为15mm的醋酸纤维滤棒通过滤棒复合工艺制成复合滤棒。
应用例
将上述实施例制备的降温型复合滤棒通过卷烟搓接工艺与12mm长度的烟丝材料连接，制备成新型卷烟，依次记为试样1、试样2、试样3、试样4和试样5。
对比例1
与实施例1唯一不同的是，在卷烟滤棒的制备中不添加空心玻璃微珠，再将该滤棒与烟丝材料搓接得到对比样1。
对比例2
与应用例唯一不同的是，使用与功能滤棒具有相同圆周、且长度为25mm的醋酸纤维滤棒与12mm长度的烟丝材料搓接，得到的卷烟记为对比样2。
评价
A.评价过程
按照国家标准GB/T19609-2004规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，其中，采用加拿大深度抽吸模式(HCI)，其抽吸参数为：抽吸容量55mL/L，抽吸频率30s，抽吸持续时间2s。使用热电偶温度检测器检测试样1-5以及对比样1和对比样2的卷烟在抽吸时卷烟滤棒的丝束滤棒距离功能滤棒5mm处的温度（参阅附图2），测试结果如表1。
B.评价结果
表1主流烟气温度测试结果
从表1可以看出，使用本发明的降温型复合滤棒的卷烟主流烟气温度明显低于对比样。试样1-5的温度低于对比样1，表明空心玻璃微珠所作的技术贡献；试样温度低于对比样2，表明本发明功能滤棒所作的技术贡献。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种降温型复合滤棒，其特征在于，所述降温型复合滤棒包括依次连接的丝束滤棒和功能滤棒；所述功能滤棒是由非活性颗粒、活性颗粒与胶黏剂经压制成型的内部具有多孔结构的滤棒。
2.根据权利要求1所述的降温型复合滤棒，其特征在于，所述功能滤棒的多孔结构间相互连通形成非线性的多孔通道，且孔隙率为50-90%。
3.根据权利要求1所述的降温型复合滤棒，其特征在于，所述非活性颗粒为空心玻璃微珠。
4.根据权利要求3所述的降温型复合滤棒，其特征在于，所述空心玻璃微珠的直径为50-300μm。
5.根据权利要求3所述的降温型复合滤棒，其特征在于，所述空心玻璃微珠为内部填充CO2气体的封闭微型球体。
6.根据权利要求1所述的降温型复合滤棒，其特征在于，所述活性颗粒为膨胀珍珠岩。
7.根据权利要求1所述的降温型复合滤棒，其特征在于，所述胶黏剂包含液体胶黏剂和粉体胶黏剂。
8.根据权利要求7所述的降温型复合滤棒，其特征在于，所述液体胶黏剂为环氧树脂、低分子的聚乙二醇、聚醋酸乙烯乳液中的至少一种；所述粉体胶黏剂为聚氨酯、聚乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的降温型复合滤棒，其特征在于，所述胶黏剂占所述功能滤棒重量的15-40%。
10.一种如权利要求1~9任一项所述的降温型复合滤棒在卷烟中的应用。
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