CN117652699A - 一种气溶胶生成制品、制备方法及其应用 - Google Patents

一种气溶胶生成制品、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种气溶胶生成制品，包括：发烟元件、降温元件，以及将发烟元件和降温元件包裹衔接的外层包装材料，降温元件位于发烟元件所产生的烟气流向的下游，降温元件包括绳绒线结构和包裹材料，所述包裹材料包裹绳绒线结构从而形成多孔结构的条棒，其中，绳绒线结构包括捻合的芯线和纤维绒毛，纤维绒毛以捻合的芯线为轴自芯线轴心向外伸展，绳绒线结构中包含可供卷烟烟气通过的孔隙，孔隙分布于纤维绒毛之间间隙。通过纤维绒毛从芯线轴心向外散射状有序排列并以相对垂直于烟气流向的方向排布，使气溶胶生成制品既能有效降低烟气温度、又能尽量保持烟气浓度的低烟气截留、低吸阻。

Description

一种气溶胶生成制品、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于烟草制品生产技术领域，尤其涉及一种具有降温、低吸阻、低过滤功能的气溶胶生成制品、制备方法及其应用。
背景技术
随着社会的发展，烟民对自身健康愈发关注，市场对卷烟滤棒的要求也越来越高。卷烟滤棒作为降低烟气中焦油、尼古丁等有害成分的主体部分，起着过滤烟雾、提升口感的重要作用。近年来，随着消费升级和人们健康意识的增强，新型烟草制品(加热不燃烧卷烟)在国内外市场引起广泛关注。抽吸时，其烟丝处于非燃烧状态，主要通过加热(约400℃)挥发释放尼古丁及香味物质来满足吸烟者的需求，烟气量少且烟气温度高(前三口最高温超过60℃)，因此，对相应的滤棒提出了低烟气截留、低吸阻和改善降温的需求。采用传统的醋纤或丙纤丝束滤棒，其沿轴向排列的成千上万根纤维形成的复杂网络结构，会导致吸阻较大，烟气拦截过滤效果明显，影响吸烟者的体验。
当前，针对新型烟草制品(加热不燃烧烟草)，国内外相继开发了一些新型滤棒，通过设计新型滤棒，对滤棒进行结构创新，或通过调整滤棒的孔隙分布实现低吸阻，或在滤棒中嵌入一段空管结构，或使用多孔固件而成。中国专利CN104203015公开了一种具有气溶胶冷却单元的气溶胶生成物品，该生成物的冷却单元是由打摺的聚乳酸膜层构成，在卷烟抽吸时连续态的聚乳酸会发生显著的热收缩变形，安全性有待验证，同时其高表面积也提高了烟气吸附，降低了消费者的抽吸体验。CN115297740A和CN115297739A公开了一种以冷却的外部空气通过通风区进入第一管状元件的冷却元件，该结构对烟气的降温效果非常有限，缺乏有效供烟气降温的复杂孔隙结构。
因此，亟需开发一种适用于新型烟草制品(加热不燃烧卷烟)的新型卷烟滤棒，既能有效降低烟气温度、又能尽量保持烟气浓度的低烟气截留、低吸阻。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种低烟气截留、低吸阻、可快速降低卷烟烟气温度的气溶胶生成制品、制备方法及其应用。
本发明解决所述技术问题的技术方案是：
一种气溶胶生成制品，包括：发烟元件、降温元件，以及将发烟元件和降温元件包裹衔接的外层包装材料，所述降温元件位于所述发烟元件所产生的烟气流向的下游，其特征在于：所述降温元件包括绳绒线结构和包裹材料，所述包裹材料包裹绳绒线结构从而形成多孔结构的条棒，
其中，所述绳绒线结构包括捻合的芯线和纤维绒毛，所述纤维绒毛以捻合的芯线为轴自芯线轴心向外伸展，所述绳绒线结构中包含可供卷烟烟气通过的孔隙，所述孔隙结构分布于纤维绒毛间隙。
可选地，所述芯线与所述外层围裹材料的轴线重合或平行。
可选地，所述绳绒线结构的三维外观可类似于“试管刷状”，所述纤维绒毛呈自轴心向外散射状。或与芯线轴向方向形成固定的夹角，优选夹角范围45-135°，更优选80-100°。
可选地，所述纤维绒毛自芯线轴心的切面固定排列，形成但不限于扁平的一字型结构、Y型结构、十字结构、雪花结构。所述“Y型结构、十字结构、雪花结构”是指足够长的一段绳绒材料上的纤维绒毛在芯线径向的投影形成的图案。
可选地，所述纤维绒毛与芯线的连接点，在沿芯线轴线方向呈螺旋形或环形。可选地，所述环形是指，如同套环一样，在芯线上隔开一点距离，套一个纤维绒毛的环，各个环之间是不连接的；所述螺旋形结构，螺距0.2-50mm，优选地1.2-5mm。
可选地，所述螺纹形结构的中心厚度对应为芯材的直径，螺纹厚度正比于纤维绒毛的直径，螺纹间距对应绳绒线捻度的倒数。
可选地，所述纤维绒毛沿芯线轴向方向呈周期性排列结构，包括圆锥、圆柱、圆台等的一种或多种组合。周间距0.5-80mm，优选地5-30mm。
可选地，所述纤维绒毛的末端与外层围裹材料的内壁相接触。所述纤维绒毛的末端与外层围裹材料的内壁可通过物理作用接触，优选地，可在二者之间通过粘结剂接触。
可选的，所述纤维绒毛经外圆呈一定的斜向裁剪，可形成类圆锥、圆台的周期性结构。可选地，所述纤维绒毛还可经裁剪形成类宝塔状、海浪状、葫芦状、不同直径大小的异形结构。
可选地，所述纤维绒毛在所述包裹材料的内部周期性均匀、整齐分布。
可选地，所述纤维绒毛可由不同长度的绒毛在所述外层围裹材料内部分布。可选地，不同长度绒毛由包含至少2种不同性能的纤维，通过拉力、热等物理作用产生不同的伸缩变化形成。可选地，醋酸纤维和高收缩聚酯纤维同时作为纤维绒毛，加热至100℃聚酯纤维卷曲而醋酸纤维保持基本不变，进而形成不同长度的纤维排列。可选地，选择单旦2.0dtex和单旦22dtex混合的醋酸纤维作为纤维绒毛材料，经切断处理后，因单旦差异带来的回弹性差异，可使最终的2种纤维出现不同程度的收缩，因此所得绳绒线的纤维绒毛呈现了不同的长度。
可选地，所述不同长度的绒毛还可以由两根以上具有不同绒毛长度的绳绒线通过捻合方式形成。例如，两根绳绒线，可进一步经并行排列或捻合在一起成一根。此时如两根绳绒线的纤维长度不同，最终得到的绳绒线即呈现两个长度绒毛在交替分布。
可选地，所述卷烟滤棒直径4-9mm，孔隙率为20-99％，优选50-99.5％，更优选为90-99％。
可选地，所述纤维绒毛为高分子纤维、纤维素纤维，包括但不限于纤维素、再生纤维素、纤维素类衍生物、淀粉基热塑性树脂、醋酸纤维素、聚乳酸、壳聚糖及其衍生物、海藻酸盐、聚羟基丁酸酯、聚-ε-己内酯、聚乙醇酸、聚羟基烷酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚氨酯、聚丙烯腈的一种，及它们的多种组合。
可选地，所述纤维绒毛的纤维细度为0.5-133dtex，优选纤维细度为2.0-22dtex。
可选地，所述芯线包括但不限于聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、棉纱、麻纱、粘胶纤维、壳聚糖纤维、海藻纤维、醋酸纤维、聚乳酸纤维、海藻纤维、聚丙烯腈纤维以及它们的改性纤维、金属丝中的任意一种，以及它们中的两种及更多种材质的复合线。
可选地，所述芯线为可降解或易回收材质。
可选地，所述芯线细度至少2tex，优选5-80tex；强力至少2N，可选地，强力至少10N。
可选地，所述金属丝包括不锈钢丝、铜丝。
可选地，某些实施例中，纤维为单根形状非纱线状态时，如单根高分子纤维聚乙烯纤维，单根金属丝不锈钢，其细度以直径计算，细度至少0.01mm，优选地，强力至少10N。
所述包裹材料包括但不限于片状材料，厚度不大于4mm，优选不大于2mm，优选0.02-0.5mm。
可选地，片状材料可以是纤维素纸，主要由木、草、麻、芦苇、棉等植物纤维制成，优选卷烟纸，优选厚度0.02mm-0.5mm。
可选地，片状材料可以是塑料，优选厚度0.01-1mm；可选地，所述片状材料卷起后为管状(厚度0.05-0.7mm)。塑料包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醛、纤维素酯、纤维素醚、多糖基材料、其任意衍生物、其任何共聚物的一种或几种混合物。其中，聚烯烃包括乙烯基类、丙烯基类、烯烃类、苯乙烯类、丙烯酸酯类、含氟烯类；聚酯包括聚乳酸、聚碳酸酯、聚氨酯、聚羟基烷酸酯、聚乙醇酸、聚-ε-己内酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸环己二亚甲酯、聚对苯二甲酸丙二酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-马来酸类苯乙烯共聚物；纤维素酯包括乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、增塑纤维素塑料、丙酸纤维素、其任意衍生物；纤维素醚包括甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、苯基纤维素、其任意衍生物，多糖基材料包括淀粉基、糖原、杂多糖、木质素塑料材料及它们的改性材料。
可选地，所述片状材料可以是由天然纤维、化学纤维制成的织物、不织物(又称无纺材料)，可以是由醋酸纤维丝束成型的中空管。
可选地，所述片状材料可以是金属、陶瓷、玻璃。
进一步，还包括衔嘴单元，其位于所述烟气降温元件所通过的烟气流向的下游。
可选地，衔嘴单元采用超高单旦醋酸纤维素丝束制成，超高单旦醋酸纤维素丝束单旦大于或等于10旦。通过与降温元件的组合达到对烟气低吸阻低烟气截留。
可选地，还包括中空单元，其位于所述烟气降温元件所通过的烟气流向的上游。
可选地，可供卷烟烟气通过的所述烟气降温元件的孔隙是立体的、非线性的网络间隙。
进一步地，所述孔隙小于所述发烟元件的颗粒物粒径以封堵发烟元件的颗粒物。
可选地，所述烟气降温元件是条棒形式。
上述的气溶胶生成制品在加热卷烟中的应用。在某些应用中，所述烟气降温元件由被包裹的含有绳绒线的多孔物质构成，该多孔物质的空隙率为20％-99.9％，优选为50％-99.5％，更优选地90％-99％，以及小于3.0Pa/mm长度的封闭压降。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明纤维绒毛从芯线轴心向外散射状有序排列并以相对垂直于烟气流向的方向排布，改变了传统二醋酸纤维丝束在滤嘴中成轴向排列过滤的现状，此外，纤维绒毛与纤维绒毛呈现一定无粘连的V型辐射型通道，在拥有大烟气冷却面积的同时具有低吸阻特性；且在截面上径向分布的大量绒毛及与包裹材料形成的连续化结构，有利于对流经的高温烟气的吸热与热传导，表现了较好的降温功效。
2.绳绒线结构具有纤维用量少、生产速度快、成本低、产品结构质量稳定等特点。
3.纤维绒毛与芯线的连接点，在沿芯线轴线方向呈螺旋形或环形，形成一定螺纹结构形态的分散式多孔隙结构对流通的烟气进行了引流与分布，延长了烟气的流通路径，提供烟气热交换降温潜力，有利于烟气冷凝和降温。
附图说明
图1为本发明含绳绒线结构滤棒实施例示意图。
图2为本发明含绳绒线结构滤棒的横截面结构示意图。
图3为本发明绳绒线滤棒一种实施例的纵向示意图。
图4为本发明绳绒线一种实施例的螺旋结构的示意图。
图5A是本发明“一字型”绳绒线一种实施例的纵向示意图。
图5B是本发明“一字型”绳绒线一种实施例的横向示意图。
图6A是本发明“Y型”绳绒线实施例的横向示意图。
图6B是本发明“十字型”绳绒线实施例的横向示意图。
图6C是本发明类“雪花型”绳绒线实施例的横向示意图。
图7为本发明一种三段式具有降低烟气温度单元的气溶胶生成制品结构实施例示意图。
图8为本发明第二种三段式具有降低烟气温度单元的气溶胶生成制品结构实施例示意图。
图9为本发明一种四段式具有降低烟气温度单元的气溶胶生成制品结构实施例示意图。
图10为现有技术中四段式气溶胶生成制品结构示意图(含有褶皱的聚乳酸薄膜的参考样品)。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
本发明涉及的是一种可降低卷烟烟气温度的气溶胶生成制品以及相关方法。
一种气溶胶生成制品，由多个元件按照条棒复合成型的形式组装成条棒。所述的多个元件包括发烟元件以及位于所述发烟元件下游的降低烟气温度的元件，通过烟气降温元件的气溶胶被冷却降温。在某些应用中，所述烟气降温元件是被包裹的含短纤维绒毛及芯线的绳绒线多孔物质构成，该多孔物质的空隙率为70％至99％，以及小于3.0Pa/mm长度的封闭压降。多孔物质的孔隙体积是绳绒线所占空间之后所剩余的自由空间。
本文所用术语“封闭压降”是指当样品在稳定条件下在出口端的体积流量为17.5mL/s的情况下被空气流穿过时，与当样品被完全封闭在测量装置中以便空气无法通过包装时，样品两端之间的静压差。
一种气溶胶生成制品，包括：发烟元件、降温元件，以及将发烟元件和降温元件包裹衔接的外层包装材料，所述降温元件位于所述发烟元件所产生的烟气流向的下游，所述降温元件包括绳绒线结构和包裹材料，所述包裹材料包裹绳绒线结构从而形成多孔结构的条棒，
请参阅图1，其中，所述绳绒线结构包括捻合的芯线和纤维绒毛，所述纤维绒毛10-1以捻合的芯线10-2为轴自芯线轴心向外伸展，所述绳绒线结构中包含可供卷烟烟气通过的孔隙，所述孔隙结构分布于纤维绒毛间隙，所述芯线与所述外层围裹材料的轴线重合或平行。所述纤维绒毛的末端与所述外层围裹材料的内壁接触以提供稳定支撑；所述纤维绒毛与芯线的连接点，在沿芯线轴线方向呈螺旋形或环形。
具体而言，一种由纤维绒毛10-1、芯线10-2组成的内部的绳绒线及其外层围裹材料10-3组成的卷烟滤棒，所述的绳绒线可以是类似于“试管刷状”特殊形态，是以包括但不限于二醋酸纤维作为绒纱、可以普通纱线为芯纱在花式纺纱机上纺制成以捻合的芯线10-2为轴，上面设有纤维绒毛10-1构成的特殊形态绳绒线，请参阅图1，其内部孔隙结构主要是由绳绒线的纤维绒毛空间分布决定的。
本发明的气溶胶生成制品可提供一种新的烟气流通通道，主要因素包括芯线及纤维绒毛所用材料、纤维单旦、纤维根数，对滤棒包括孔隙率在内的主要物理指标产生影响，进而对烟气组分、降温及吸阻等产生不同的作用效果。
本发明纤维材料的选用可以考虑是否需要具备相变吸热性能，其中醋酸纤维(200℃以内无明显吸热熔融)和聚乳酸(熔融温度160℃左右)具有代表性，并且二者皆是绿色可降解材料，醋酸纤维也一直是烟用材料的首选，安全性高。
本发明芯线材料的选用，可以考虑以下因素：提供更好的夹持、轴向支撑，降解材料、绿色原料、成本低等，可以涤棉、聚乳酸、金属丝等为代表。
一种绳绒线结构实施例的生产过程：两条芯线通过加捻夹持了上百根短纤维，纤维在每个节点间实际是呈现一定的螺旋排布；类似于盘旋而上的楼梯排布，类似于搓麻绳过程中，在节点内夹持一定的纤维，纤维的空间排布随麻绳的弧度(加捻导致的)也呈现一定的旋转，可以不在一个平面上，是沿芯材轴线在圆柱内呈现周期性的外延发散排布。
请参阅附图，图5A、图5B中，芯线10-2由2根以上芯材经相互扭转组成，纤维绒毛10-1是纤维绒毛及纤维绒毛簇，纤维绒毛10-1和芯线10-2之间形成夹角α，夹角α为45-135°绳绒线的近圆形直径为d。纤维绒毛10-1、芯线10-2之间的倾斜朝向与烟气流通的方向保持一致，即发烟元件或中空单元与降温元件图5A的右侧端连接，使烟气在沿倾斜纤维绒毛自底端向顶端形成爬坡式湍流，这样，延长了烟气的流通路径，提供烟气热交换降温潜力，有利于烟气冷凝和降温。
图6A、图6B及图6C中所示任意横向截面绳绒线，可通过对具有相应的辐射状横向截面的绳绒线进行模具挤压获得。
图3所示的“圆台”型结构排布的绳绒线，可通过对圆柱形的绳绒线进行裁剪获得，其中两端不同长度的纤维绒毛对应的圆形截面直径(分别是d1和d2),当d1＝d2时，绳绒线上的纤维绒毛沿芯材轴线呈现圆柱状的周期性排列(同图3)，当d1大于d2时，呈现的是圆台状结构，当d2等于0时，也就是有一段芯材中间未夹持纤维绒毛，此时周期性变化呈现近圆锥状结构。轴线上周期性排列可以是上述结构的一种或多种组合。上述圆柱、圆台与圆锥状绳绒线经外包裹限定得到滤棒，可进一步提高滤棒的孔隙率，降低滤棒吸阻。一个周期性的间隔0.5-80mm。
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。显然，所描述的实施例仅仅是对本专利一部分实例，而不是全部的实例。
实施例1：
如图7所示，本发明一种三段式具有降低烟气温度元件的气溶胶生产制品10，其包括按照(示图7)形式组装的多个元件，所述多个元件包括发烟元件20、在发烟元件下游的降温元件30、以及在降温元件下游的衔嘴40。烟支抽吸时，烟支内烟气流动的方向记为从“上游”到“下游”。这三个单元被依序同轴用卷烟纸50紧紧地包裹组装成条棒11。当被复合组装时，条棒11具有大致45毫米的长度，外径大约7.2毫米，内径大约6.9毫米。
发烟元件20包括丝状或褶皱化的烟草材料，由卷烟设备卷制，被包裹在成形纸中形成柱棒。所述的烟草材料包括添加剂，所述添加剂包括气溶胶形成的添加剂甘油、丙二醇。
烟气降温元件30紧接发烟元件20的下游，是一种含有被包裹的绳绒线结构的多孔物质的条棒，由包裹材料31包裹。在该实施例中，烟气降温元件30由以捻合的芯线10-2为轴，上面有排列整齐向外伸展的醋酸纤维绒毛10-1形成的绳绒线结构组成。其中，醋酸纤维细度为9.0dtex，芯材为32tex的涤/棉纱丝、0.25mmPE。所述醋酸纤维的横截面为Y型。
绳绒线制备方法：分别以32tex的涤/棉纱丝、0.25mmPE作为芯线，单旦9.0dtex/100f的二醋酸纤维素丝束作为绒纱，选用颈宽4.0mm的隔距片，在绒纱切断-芯线加捻一体化纺纱机上进行纺制，制得克重900tex的绳绒线。
含绳绒线结构的条棒：将制备的单根绳绒材料经套管成型机外包裹壁厚约0.25mm的纸管，外径大约6.9毫米，经分切所得条棒压降1.0Pa/mm。
含该多孔条棒的烟气降温元件含有0.9mg/mm绳绒线，具有大致25mm的长度，封闭压降为25Pa，孔隙率为98％。
衔嘴40采用的是单旦20D的超高单旦醋酸纤维素丝束条棒，长度8mm，条棒外径大约7.1mm，内径大约6.9mm，压降8.3Pa/mm。
如图7中所示的气溶胶生成制品，在发烟元件上游插入加热元件，加热发烟元件中的烟草材料，使挥发性化合物从烟草材料上释放。消费者在气溶胶生成制品10的衔嘴40端面上进行抽吸，这些挥发性化合物经过冷凝雾化形成气溶胶，其被通过条棒10传送到消费者的嘴里。
所述的气溶胶被抽吸通过烟气降温元件30进行热量的交换，气溶胶的温度被降低，气溶胶中的水分被拦截。
对照组-气溶胶生成制品A：
按照国家标准GB/T19609-2004规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，采用加拿大深度抽吸模式(HCI)。考察了烟气降温元件对各口抽吸的主流气溶胶温度以及总的主流气溶胶烟碱含量的影响，并与现有技术含有长度15mm内径6.5mm中空管和上游10mm长度/内径3.3mm的醋纤中空管作为降温元件的参考气溶胶生成制品A进行了研究比较。热电偶温度探头位于过滤嘴40中心距离嘴端0mm处。测试结果见表1和表2。
可以发现对比空管结构的降温元件，含绳绒线结构的气溶胶生产制品吸阻基本一致，即低吸阻。入口烟气温度降低约3-10℃，同时烟气中烟碱的释放量增加约0.4mg/cig，增幅18％。
表现显著的降温、低过滤。表1-主流气溶胶温度测试结果
抽吸口序 1 2 3 4 5 6
制品A的抽吸烟气温度(℃) 65.5 65.7 58.0 55.4 55.5 54.4
实施例1制品的抽吸烟气温度(℃) 60.2 61.5 55.1 50.2 47.4 44.7
实施例2制品的抽吸烟气温度(℃) 51.2 57.5 53.6 49.0 46.5 44.1
实施例2
同实施例1，不同之处在于：将所得绳绒线结构通过浸渍法在20wt％的聚乙二醇(PEG6400)水溶液中处理，降温剂负载量占总重量约50％。所得气溶胶生成制品的测试数据见表1和表2，对比对照样A，烟气温度显著降低4-14℃，同时烟碱释放量保持增加，达到了降温低烟碱截留效果，有利于提升感官感受。
表2-气溶胶生成制品及主要烟气数据
实施例3
如图8所示，本发明另一种三段式具有降低烟气温度元件的气溶胶生产制品10，其包括按照(示图8)形式组装的多个元件，所述多个元件包括发烟元件20、在发烟元件下游的中空醋酸纤维空管60，位于中空纤维空管60下游的降温元件30。这三个单元被依序同轴用卷烟纸50紧紧地包裹组装成条棒11。当被复合组装时，条棒11具有大致45毫米的长度，外径大约7.2毫米，内径大约6.9毫米。
发烟元件20包括丝状或褶皱化的烟草材料,由卷烟设备卷制。
烟气降温元件30紧接中空醋酸纤维空管60的下游，是一种含有被包裹的绳绒线多孔物质的条棒，由包裹材料31包裹。在该实施例中，烟气降温元件30由以捻合的芯线为轴，上面有排列整齐向外伸展的醋酸纤维绒毛形成的绳绒线结构组成。其中，醋酸纤维细度为7.8dtex，芯材为35tex的棉纱、0.2mm的不锈钢丝。
绳绒线制备方法：分别以35tex的棉纱、0.2mm的不锈钢丝作为芯线，单旦7.8dtex/100f的二醋酸纤维素丝束作为绒纱，选用颈宽为4.0mm的隔距片，在绳绒纺纱机上进行纺制，制得克重970tex的绳绒线。
含绳绒线的条棒：将制备的单根绳绒材料经套管成型机外包裹壁厚约0.25mm的纸管，外径大约6.9毫米，经分切所得条棒压降1.0Pa/mm。
含该多孔条棒的烟气降温元件含有0.9mg/mm绳绒线，具有大致23mm的长度，封闭压降约23Pa,孔隙率为98.5％。
对照组：
对照样B的降温元件制备:选用单旦5.8D的醋纤丝束条棒，长度23mm，条棒外径大约7.1mm，内径大约6.9mm，压降23.3Pa/mm，孔隙率大致为91.4％。
对照样C的降温元件制备：选用单旦20D的超高单旦醋酸纤维素丝束条棒，长度23mm，条棒外径大约7.1mm，内径大约6.9mm，压降8.3Pa/mm，孔隙率大致为92％。
将上述醋纤滤棒作为降温元件与上游的中空醋纤管60衔接，添加到气溶胶生成制品中作为使用，按照国家标准GB/T19609-2004规定，采用加拿大深度抽吸模式对试制的卷烟进行烟气温度和释放量检测，结果见表3。
表3使用23mm降温元件的气溶胶生成制品的数据
可以发现，对比常规醋纤滤棒降温元件，使用本发明绳绒线滤棒的制品吸阻低，主流烟气中烟碱释放量增加了45％-160％，最高烟气温度未因为烟气量的增加而增加，且降低约1-2℃，这主要是绳绒线绒毛在滤棒中的特殊分布，形成的孔隙结构特征有利于热量传递，且减少了对烟气的拦截。
实施例4
如图9所示，本发明一种四段式具有降低烟气温度元件的气溶胶生产制品10，其包括按照(示图9)形式组装的多个元件，所述多个元件包括发烟元件20、在发烟元件下游的中空醋酸纤维空管60,位于中空纤维空管60下游的降温元件30以及在降温元件下游的衔嘴40。烟支抽吸时，烟支内烟气流动的方向记为从“上游”到“下游”。这四个单元被依序同轴用卷烟纸50紧紧地包裹组装成条棒11。当被复合组装时，条棒11具有大致45毫米的长度，外径大约7.2毫米，内径大约6.9毫米。
发烟元件20包括丝状或褶皱化的烟草材料，由卷烟设备卷制，被包裹在成形纸中形成柱棒。所述的烟草材料包括添加剂，所述添加剂包括气溶胶形成的添加剂甘油、丙二醇。
烟气降温元件30处于中空管60的下游，是一种含有被包裹的绳绒线结构多孔物质的条棒，由包裹材料31包裹。在该实施例中，烟气降温元件30由以捻合的芯线为轴，上面有排列整齐向外伸展的醋酸纤维绒毛形成的绳绒线结构组成。其中，醋酸纤维细度为2.2dtex，芯材为35tex的棉纱。所述醋酸纤维的横截面为Y型。
绳绒线制备方法：分别以35tex的棉纱作为芯线，单旦2.2dtex/430f的二醋酸纤维素丝束作为绒纱，选用颈宽4.2mm的隔距片，在纺纱机上进行纺制，制得克重1500tex的绳绒线。
含绳绒线的条棒：将制备的单根绳绒材料经套管成型机，外包裹壁厚约0.25mm的纸管，外径大约6.9毫米，经分切所得条棒压降2.2Pa/mm。
含该多孔条棒的烟气降温元件含有1.5mg/mm绳绒线结构，具有大致15mm的长度，封闭压降为33Pa，孔隙率为95％。
中空管60是由醋酸纤维素制成的。长度10mm，中空管外径7.1mm，内径为3.3mm。
衔嘴40采用的是单旦22D的超高单旦醋酸纤维素丝束条棒，长度8mm，条棒外径大约7.1mm，内径大约6.9mm，压降8.2Pa/mm。
如图9中所示的气溶胶生成制品，在发烟元件上游插入加热元件，加热发烟元件中的烟草材料，使挥发性化合物从烟草材料上释放。消费者在气溶胶生成制品10的衔嘴40端面上进行抽吸，这些挥发性化合物经过冷凝雾化形成气溶胶，其被通过条棒10传送到消费者的嘴里。
所述的气溶胶被抽吸通过烟气降温元件30进行热量的交换，气溶胶的温度被降低。
按照国家标准GB/T19609-2004规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，采用加拿大深度抽吸模式(HCI)。考察了烟气降温元件对各口抽吸的主流气溶胶温度以及总的主流气溶胶烟碱含量的影响，
现有技术参考样品：如示意图9，含有长度15mm/孔隙率72％/厚度约35微米的PLA薄膜折叠降温单元，10mm长度/内径3.3mm的醋纤中空管的参考气溶胶生成制品D。测试结果见表4和表5。
实施例5
同实施例4，不同之处在于：将2根9.0dtex醋酸纤维的绒毛，32tex的涤/棉纱丝、0.25mmPE作为芯线，间隔片4.0mm制备的绳绒线经捻合成一股，克重1800tex，采用同样的成棒工艺，所得15mm条棒作为降温元件，压降30Pa，孔隙率97％。所得气溶胶生成制品的测试数据见表4和表5。
表4四段式气溶胶生产制品的主流气溶胶温度测试结果
抽吸口序 1 2 3 4 5 6
制品D的抽吸烟气温度(℃) 60.0 60.8 54.0 48.8 46.3 43.3
实施例4制品的抽吸烟气温度(℃) 58.1 59.4 54.6 51.6 49.6 47.2
实施例5制品的抽吸烟气温度(℃) 56.3 56.8 51.6 49.1 47.2 44.8
表5-主流气溶胶烟碱含量
通过表4和表5可以发现，对比15mm的褶皱聚乳酸降温元件(制品D)，含绳绒线降温元件的气溶胶生产制品吸阻降低，入口最高烟气温度降低1-4℃，同时烟气中烟碱的释放量增加0.2-0.3mg/cig，表现降温、低吸阻低过滤。
如图10所示，现有技术中四段式气溶胶生成制品10(参考样品)，包括四个单元：发烟元件20、中空醋酸纤维素管60、褶皱堆积的聚乳酸薄膜降温元件72以及过滤嘴40。烟支抽吸时，烟支内烟气流动的方向记为从“上游”到“下游”。所述的气溶胶雾化单元20位于条棒的上油；中空醋酸纤维素管60处于发烟元件下游；褶皱堆积的聚乳酸薄膜降温元件72处于中空醋酸纤维素管60下游；过滤嘴40处于褶皱堆积的聚乳酸薄膜降温元件72的下游。这四个单元被依序同轴用卷烟纸50紧紧地包裹组装成条棒11。
上述相关说明以及对实施例的描述是为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内容做出各种修改，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，本发明不限于上述相关说明以及对实施例的描述，本领域的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 (16)

1.一种气溶胶生成制品，包括：发烟元件、降温元件，以及将发烟元件和降温元件包裹衔接的外层包装材料，所述降温元件位于所述发烟元件所产生的烟气流向的下游，其特征在于：所述降温元件包括绳绒线结构和包裹材料，所述包裹材料包裹绳绒线结构从而形成多孔结构的条棒，
其中，所述绳绒线结构包括捻合的芯线和纤维绒毛，所述纤维绒毛以捻合的芯线为轴自芯线轴心向外伸展，所述绳绒线结构中包含可供卷烟烟气通过的孔隙，所述孔隙分布于纤维绒毛之间间隙。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：所述芯线与所述外层围裹材料的轴线重合或平行。
3.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：所述纤维绒毛与芯线的连接点，在沿芯线轴线方向呈螺旋形或环形；可选地，螺纹形结构的中心厚度对应为芯材的直径，螺纹厚度正比于纤维绒毛的直径，螺纹间距对应绳绒线捻度的倒数；可选地，所述螺旋形的螺距0.2-50mm，优选为1.2-5mm。
4.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：所述包裹材料包括但不限于片状材料，所述片状材料的厚度不大于4mm，优选不大于2mm，优选厚度0.02-0.5mm。
5.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：所述纤维绒毛的末端与所述外层围裹材料的内壁接触，所述纤维绒毛长度略大于条棒的内半径0.5-2mm；
可选地，所述纤维绒毛的末端与包裹材料的内壁可通过物理作用接触，优选地，可在二者之间通过粘结剂接触。
6.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：还包括衔嘴单元，其位于所述烟气降温元件所通过的烟气流向的下游；
可选地，所述衔嘴单元采用超高单旦醋酸纤维素丝束制成；所述超高单旦醋酸纤维素丝束的单旦大于或等于10旦。
7.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：还包括中空单元，其位于所述降温元件所通过的烟气流向的上游。
8.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：可供卷烟烟气通过的孔隙是立体的、非线性的网络间隙；
可选地，所述孔隙小于所述发烟元件的颗粒物粒径。
9.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：所述纤维绒毛自芯线轴心向外自由散射或与芯线轴向方向形成固定的夹角，优选夹角范围45-135°，更优选80-100。
10.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：所述纤维绒毛为高分子纤维，包括但不限于纤维素、再生纤维素、纤维素类衍生物、淀粉基热塑性树脂、醋酸纤维素、聚乳酸、壳聚糖及其衍生物、海藻酸盐、聚羟基丁酸酯、聚-ε-己内酯、聚乙醇酸、聚羟基烷酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚氨酯、聚丙烯腈的任意一种或多种组合；
可选地，所述纤维绒毛的纤维细度为0.5-133dtex，优选纤维细度为2.2-22dtex。
11.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：所述绳绒线结构包括至少一种芯线，所述芯线细度至少2tex，强力至少2N，优选地强力大于等于10N。
12.根据权利要求1或12所述的气溶胶生成制品，其特征在于：所述芯线材料成分包括金属、有机物或无机物加工的纤维、丝或纱线，及其混合组成；
优选地，所述芯线包括但不限于聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、棉纱、麻纱、壳聚糖纤维、海藻纤维、粘胶纤维、醋酸纤维、聚乳酸纤维、聚丙烯腈纤维以及它们的改性纤维、金属丝中的任意一种，以及它们中的两种及更多种材质的复合线。
13.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，其特征在于：条棒为圆柱状，圆周14-28mm，直径4.5-9mm。
14.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品，绳绒线结构还可以包括烟气降温材料，优选地包括相变材料，进一步优选地聚乙二醇、水合盐。
15.权利要求1至14中任一所述的气溶胶生成制品的制备方法，其特征在于：将所述条棒切割定长后与其它组成部分相互进行结合。
16.权利要求1至14中任一所述的气溶胶生成制品在卷烟以及加热不燃烧卷烟中的应用。
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