一种不燃烧卷烟滤嘴的降温单元、制备方法及应用与流程

本发明属于新型烟草制品生产，涉及一种不燃烧卷烟滤嘴的降温单元、制备方法及应用。

背景技术：

1、传统卷烟通过明火加热方式燃烧烟草，加热时中心段位置温度过高，烟草在明火燃烧下会裂解释放上千种有毒化学物质，对人体产生危害。不燃烧卷烟属于新型烟草，其不需要燃烧烟草，通过外部电子设备对烟草材料进行加热。不燃烧卷烟的加热方式使其有害成分大量减少，且抽吸习惯与传统卷烟相类似，受到广泛烟民的喜爱。

2、加热不燃烧卷烟通过外部烟具加热的温度低，烟气水分含量大，但是烟气通路短，导致吸烟者抽吸时到达口腔的烟气温度高于传统卷烟的抽吸烟气温度。入口烟气温度高、有灼热感和抽吸时烟气口感变差是不燃烧卷烟发展受限的原因。为改善入口温度高问题，采取降温措施，主要包含在烟支中添加降温材料以及设计烟支降温结构两种方式。

3、菲利普莫里斯生产公司最早提出并使用聚乳酸材料作为降温元件，采用聚乳酸薄片折叠聚集的形式将其制备成柱状滤棒有效降低烟气入口温度，聚乳酸材料是一种相变降温材料，在高于相变温度环境中会发生相变熔融吸热使得环境温度降低。但是在烟支结构中，结构段直径较小，采用成型纸包裹方式依赖降温段材料的支撑作用，聚乳酸材料受热熔融易使降温段塌陷，材料堵塞烟气通路吸阻变大，烟气截留量变大。为改善这一缺陷，主要采用改变聚乳酸应用结构及添加支撑材料等方法降低聚乳酸受热塌陷的可能性。

4、专利cn202010472589.0制备一种聚乳酸基降温材料，由聚乳酸材料及其他低熔点有机聚合物熔融共混制成颗粒状、块状或粉状降温基体材料，具有成本低廉、降温性能优异的优势，但是其制备流程较长，不利于大批量生产。

5、专利cn201910789781.x通过湿法造粒技术利用低温分解化合物、基底材料及粘合剂sh制得降温颗粒，降温作用通过低温分解化合物进行分解降温实现，该种降温颗粒添加至不燃烧卷烟降温段中。这种降温颗粒虽改善了烟气截留问题，改善了抽吸体验，但低温分解化合物降温有限，烟气降温效果不理想。

6、专利cn201910797326.4提供一种具有降温过滤作用的烟支，其包含烟芯基材、支撑部件及降温过滤部件，在降温过滤段中改善了聚乳酸纤维利用率，结构简单。该发明中所设计的烟支结构虽具有一定降温效果但没有改善聚乳酸纤维容易加热熔融的弊端。

7、专利cn201910350939.3提供一种冷却元件，采用聚乳酸膜或醋酸纤维丝束作为降温组件，骨架结构采用无纺布材料。该种冷却元件在实现降温功能的同时还能够添加增香凝胶层，但是其工业化难度大，难以实现化。

8、专利cn202110082089.0通过纤维管内径的改变沿径向设有多个环形凹槽结构，内径的改变增大烟气流动时的扰动，有效增大了烟气与降温材料的接触面积，提高热交换效率，降温效果显著。但是这种结构缺乏支撑，并未解决降温材料受热熔融塌陷的问题。

9、专利cn202110168958.1制作出一种降温球体，由内层水溶性物质水溶液和外层正己烷或石油醚及蜡组成，通过将内层液体冷冻使得外层材料完全包裹内层材料，并将这种球体置入降温段中，能够提升卷烟抽吸质感，有效降低烟气入口温度。但工艺流程复杂、采用化学物质繁多，成本较高。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种不燃烧卷烟滤嘴的降温单元、制备方法及应用，该降温段降温效果良好、吸阻小、制备工艺简单，适合大规模生产。

2、本发明解决所述技术问题的技术方案是：

3、一种不燃烧卷烟滤嘴的降温单元，包括一个或多个间隔排列的圆堵片，具备一定硬度和贯穿通孔。

4、圆堵片内部穿刺的孔径大小不一致，分布不规律，填充在中空段时可置入多片圆堵片结构，在中空降温段内部形成类文丘里管式结构，通过烟气的膨胀与压缩变化及与外部空气的互换稀释实现入口温度的有效降低。

5、进一步，所述圆堵片结构可用于不燃烧卷烟滤嘴的降温段，所述圆堵片由聚乳酸纤维、醋酸纤维按照不同比例混合、梳理成网、针刺成片、烘箱加热定型、裁剪后在薄片上穿孔形成。在所述不燃烧卷烟滤嘴用圆堵片结构降温段中，所述聚乳酸纤维是一种相变材料，在处于高于相变温度的烟气中时会吸收热量进行相变使烟气温度降低，当高温烟气流经所述圆堵片结构时，所述中含有的聚乳酸纤维可以吸收烟气中大部分热量降低烟气温度，而圆堵片结构材料中的醋酸纤维在其中起到支撑作用，防止熔融状态的聚乳酸堵塞烟气通路。纤维混合、梳理成网后采用针刺工艺制成无纺布，裁剪、穿孔制成圆堵片，圆堵片内纤维呈无规则疏松排列，烟气与相变降温材料充分接触，有效降低吸阻并吸收有害物质。经过成孔穿刺处理后，烟草加热产生的烟气能够流畅抽吸，不影响入口口感，经过聚乳酸纤维降温，入口温度合适避免产生灼热感。

6、所述圆堵片，包含起到吸收部分热量降低烟气温度、支撑防粘连作用的材料。

7、所述圆堵片材料是醋酸纤维。

8、所述圆堵片，包含发生相变吸收烟气热量，起到主要降温作用的材料。

9、所述圆堵片中的主要降温材料是聚乳酸纤维。

10、所述纤维细度为1.5-8.0d，长度为30-70mm。

11、所述纤维混合后，醋酸纤维占比为10％-90％，聚乳酸纤维的占比为10％-90％，掺入一定比例的醋酸纤维防止烟气温度过高而熔化堵塞通孔。

12、所述圆堵片材料直径4-8mm，厚度2-8mm。厚度上过薄则降温效果不理想，且圆堵片自身强度不够，容易形变；过厚会导致吸阻过大，且烟气吸附多，使得烟味更淡。

13、所述圆堵片材料具备一个或多个贯穿通孔，通孔直径0.5-3mm，通孔可随机分布也可根据一定规律分布，直径可相同也可不同。随着圆堵片厚度的增加，通孔直径和数量应有所增加，以防止吸阻增大；通孔直径过大会导致烟气过快从圆堵片内流过，降温效果不佳，直径过小会导致吸阻增大；通孔的分布和直径可规律可随机。

14、所述降温单元的长度为5-20mm。

15、进一步地，相邻所述圆堵片之间间隔1-5mm。圆堵片之间是空管，可以让烟气自然降温且减小吸阻，在降温段的限定长度内，根据圆堵片的厚度、放置片数来决定间隔长度。

16、本发明还提供一种不燃烧卷烟滤嘴的降温单元的制备方法，包括如下步骤：

17、(1)聚乳酸纤维、醋酸纤维按一定比例进行混合开松、梳理成网。

18、(2)对纤维网进行针刺工艺处理，得到混合纤维无纺布。

19、(3)对无纺布进行烘箱加热处理，烘箱温度150℃-180℃，加热1min-10min，得到微硬化结构纤维无纺布。

20、(4)对纤维无纺布进行裁剪穿孔处理，得到圆堵片结构降温材料。

21、(5)采用成型纸卷制包裹一个或多个圆堵片，即获得圆堵片降温结构滤嘴。

22、上述降温单元可以应用于不燃烧卷烟，将上述降温单元与不燃烧卷烟的其他结构任意组合。

23、本发明制备的圆堵片结构降温材料可塞入成型纸制成卷烟滤棒，烟气通过无序疏松圆堵片内部与聚乳酸纤维完全接触，聚乳酸纤维吸热熔融烟气温度降低，同时醋酸纤维提供支撑圆堵片结构，改善聚乳酸纤维熔融导致结构塌陷情况，有效降低吸阻，抽吸体验良好。所述圆堵片结构降温材料制备工艺简单，原料简便易于获取，成本较低，适合工业化生产。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

25、1.将聚乳酸纤维与醋酸纤维经过开松梳理成网，经过针刺工艺加工后用烘箱加热定型，剪切为圆柱薄片状结构，在圆柱薄片上随机穿孔处理，形成具备贯穿通孔的圆堵片。该圆堵片具备一定硬度，内部纤维纠缠形成细微烟气通道，贯穿通孔则进一步降低了吸阻，相较于现有的折叠聚乳酸薄片降温段的纵向通道会在高温烟气下粘连堵塞，圆堵片在升温熔融时可以通过醋酸纤维的支撑和本身的立体烟气通道避免吸阻的大幅度提升，提高了降温效果和抽吸体验。

26、2.降温原料选用聚乳酸纤维，为防止烟气通路塌陷采用醋酸纤维作为支撑结构，通过工艺处理后醋酸纤维与聚乳酸纤维充分混合、交缠，在聚乳酸纤维吸热熔融时，与其交织的醋酸纤维提供支撑力，通路不会发生堵塞，烟气能够有效降温流通。

27、3.采用具备贯穿通孔的圆片式结构，在降温段内，空腔与圆堵片的通孔形成了文丘里管式结构，烟气从直径大的空腔段经过直径小的圆堵片通孔，再进入后方的空腔段，通过一系列压缩、膨胀过程冷却烟气，烟气从直径小的通道到直径大的通道的瞬间会形成较强负压，配合高透气成型纸或打孔成型纸可将外界冷空气引入，稀释烟气并降低其温度。

28、4.在圆堵片制备过程中采用针刺工艺，针刺机将梳理成网的纤维网经过多道针刺形成上下联结、具有三维结构的材料，具有良好的透气性能且能有效捕集有害物质，材料内部形成了复杂无序的烟气通道，圆堵片具备贯穿通孔，保证烟气与内部纤维的充分接触，提升降温效果。