本发明属于卷烟辅料技术领域，具体涉及一种滤棒用功能化纸质芯线及其制备方法。
背景技术：
传统的芯线滤棒主要为在丝束中包埋多股线，并对多股线添加香精、保润剂以及减害助剂，使其赋予功能化。而芯线的生产经并捻、染色、脱水、功能化处理、风干、成型等步骤分步完成，生产周期长，效率较低。
中国专利公告号CN2464093Y公开了一种各种风味风格的带芯卷烟嘴棒，在滤棒中添加一根或多根吸附有各种不同风格风味的纤维类线条，从而在中线滤棒中引入不同的抽吸风味。而纤维类线条所选材料多数为棉纤维或聚酯纤维类材料，负载量较小，其功能化不能得到较好的表现。
CN102334751A公开了一种烟用纸芯滤棒及其制造方法，采用含有聚乳酸纤维、无毒的阻燃剂、无毒的憎水剂的纸芯作为滤棒的过滤材料，纸芯中还可以含有醋酸纤维、木纤维等，该纸芯滤棒采用先将多种组成成份加入到纸浆中造纸，做成纸芯，再做成滤棒的方法制造。
CN103767069A公开了一种烟用皱纸丝复合滤棒，其特征在于：是采用皱纸丝滤芯(6)与醋纤滤芯(5)的端面相连拼接在一起，包裹在同一张外圈成形纸(2)内复合而成；所述的皱纸丝滤芯(6)是以烟用纸为原料，所述的烟用纸在造纸过程中，以木浆纤维为主要原料，掺杂少量的碳纤维或者烟丝，所述的掺杂比例为15-30％，还喷洒有增加吸味或增强过滤性能的添加剂；将烟用纸先压皱，压皱形成的皱纹深度为100～1000μm；接着切割成宽度为0.1-1.5mm、长度为10-30mm的细丝，然后采用卷烟接装机将排序无规律的细丝卷制成为密度为1～3g/cm3的皱纸丝滤条，最后将滤条切割成设计长度而成。
CN103284327A公开了一种复合竹纤维的烟草纸质滤棒及其制备方法。所述纸质滤棒由滤芯和成型纸组成，滤芯由纸质纤维卷制而得，所述的纸质纤维是将烟草纤维浆和竹纤维浆按比例配浆抄片压榨干燥制成纤维纸基，纤维纸基经涂布干燥辊压即得纸质纤维。“活性炭与壳聚糖对卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物释放量的影响研究”，曾万怡等，精细化工中间体，44(2)，2014年，比较了在纸质滤芯上分别涂布活性炭和壳聚糖对主流烟气中羰基化合物及焦油、一氧化碳等的吸附效果.研究结果表明：活性炭与壳聚糖对纸质滤棒卷烟主流烟气中羰基化合物均有较好的吸附作用；壳聚糖对主流烟气中羰基化合物的吸附能力优于活性炭，对焦油、烟碱无明显影响,壳聚糖对羰基化合物具有选择性吸附作用。
纤维类线条在染色过程中，选用色素时则着色力不强，易出现染色不均匀的情况；使用染料进行染色，则不具备良好的安全性能。另外，纤维类线条在生产过程中，每锭线会产生2-10个不等的接头，影响外观效果，且在滤棒成型过程中会出现线条断裂的情况，不利于上机。
另外，在现有技术中，采用包含功能化物质的纸浆进行造纸、然后制成纸芯的方式，严重限制了纸材的可选择范围，并且给纸浆造纸工艺施加了严重限制和影响。
进一步地，在上述现有技术中，是围绕纸质滤棒进行，将纸材通过卷制成型经成型纸包裹直接做成滤棒，其纸材幅宽一般在100mm以上，纸芯圆周为24mm左右，且成型前必须经压纹处理。另外，纸质滤棒在卷烟上使用会产生热塌陷并引入纸张杂气且压降不稳定，也导致烟支吸阻波动大，严重影响卷烟品质。
本领域需要一种不夹杂纸质杂气、芯线内部与普通纸质滤棒内芯相比较为紧实且压降稳定性易于控制的纸质芯线。
技术实现要素：
本发明的目的在于同时克服现有技术上述缺陷而提供的一种滤棒用功能化纸质芯线及其制备方法，该纸质芯线(纸质线)相对于纤维类芯线，具有提高的滤棒用芯线功能化特性，另外所述制备方法能够提升生产效率，在工艺上易实现滤棒用功能化纸质芯线的制备。为此，本发明提供了以下技术方案，以同时解决上述技术问题。
在本发明的一方面，提供了一种滤棒用功能化纸质芯线，其特征在于，所述功能化纸质芯线由施加有功能化物质的窄幅功能化纸材捻制而成，该功能化纸质芯线为直径是0.1-3.0mm的条状芯线。
在现有技术中，通常都是围绕纸质滤棒进行，将纸材通过卷制成型经成型纸包裹直接做成滤棒，其纸材幅宽一般在100mm以上，纸芯圆周为24mm左右，且成型前必须经压纹处理。另外，纸质滤棒在卷烟上使用会产生热塌陷并引入纸张杂气且压降不稳定，严重影响卷烟品质。与此形成对比的是，本发明的纸质芯线为窄幅纸经捻制成直径为0.1-3mm的芯线，其纸材用量少且香精类物质会起到抑制杂气的作用，经评吸未发现纸质杂气；另外经捻制的纸质芯线其内部相对纸质滤棒内芯较为紧实，不会发生塌陷的现象；纸质芯线滤棒压降稳定性也易于控制。
所述窄幅功能化纸材的宽度可以为1.0-50.0mm，优选10-40mm，更优选10-25mm。
优选地，所述窄幅功能化纸材的断裂强力为1000-4000cN，更优选2000-3800cN。
所述窄幅功能化纸材的克重可以为20-40g/m2，优选25-36g/m2。
优选地，所述功能化物质包括增香助剂、保润助剂、缓释载香助剂和色素中的至少一种。更优选地，所述功能化物质包括增香助剂、保润助剂、缓释载香助剂中的至少一种与色素。进一步优选地，所述功能化物质同时包括增香助剂、保润助剂、缓释载香助剂和色素。
在本发明的另一方面，提供了前述滤棒用功能化纸质芯线的制备方法，其特征在于包括以下制备步骤：(1)功能化料液制备：将功能化物质混合，得到功能化混合料液；(2)功能化处理：将步骤(1)中所得的功能化料液通过单面印刷或双面印刷的形式涂覆于原纸表面，得到功能化的纸材；(3)分切与复卷：将步骤(2)中所得的宽幅功能化纸材进行分切，分切成窄幅功能化纸材，并复卷成窄幅卷纸；(4)芯线成型：将步骤(3)中所得的窄幅卷纸捻成条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
优选地，所述原纸含有减害类物质，所述减害类物质在纸张抄造过程中以填料形式直接添加，得到具有减害功能的纸材。
优选地，所述纸质芯线原纸表面未处理或经过打孔、压纹处理。
所述的印刷方式可以为凹印、柔印或丝网印刷。
更具体地，所述功能化纸质芯线的制备方法如下：
A、功能化料液制备：分别将增香助剂、保润助剂、缓释载香功能助剂与色素混合，色素所占比例为0.1-2％重量(基于所述助剂总重量计)，可得到功能化混合料液；
B、纸材功能化处理：将步骤A中所得的功能化料液加热后，通过单面印刷或双面印刷形式涂覆于原纸表面，添加量为0.1-20g/m2，干燥后可得到功能化纸材；减害类物质可在纸张抄造过程中将填料直接添加，得到具有减害功能的纸材；
C、分切与复卷：将步骤B中所得的宽幅功能化纸材进行分切，分切成宽度为1.0-50.0mm的窄幅功能化纸材，并进行复卷成窄幅卷纸；
D、芯线成型：将步骤C中所得的1条或多条窄幅卷纸导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸捻成直径为0.1-3.0mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
根据本发明的一种优选实施方式，增香、保润、缓释载香类等上述功能化处理优选在原纸成型后进行，减害功能化处理优先中纸张抄造过程中进行。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述增香助剂选自烟草味物质、花香物质、果香物质、茶香物质、药草香物质、酒香物质、奶香物质以及薄荷味物质中的任一种或多种的混合物。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述保润助剂选自甘油、丙二醇、木糖醇、聚乙二醇、蜂蜜、吡咯烷酮羧酸钠、乳酸钠、山梨糖醇、透明质酸、麦芽低聚糖醇、呋喃半乳糖醛酸、蔗糖酯中的任一种或多种的混合物。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述缓释载香助剂为熔点为40-80℃之间的复合胶体分别与烟草、花香、果香、茶香、药草香、酒香、奶香和薄荷类香精中的任一种或多种混合的缓释凝胶。
根据本发明的一种优选实施方式，所述色素为食用天然色素或食用合成色素。食用天然色素可以选自辣椒红、甜菜红、红曲红、萝卜红、高粱红、胭脂树橙、叶绿素、栀子黄、姜黄、可可壳色、胡萝卜素或焦糖色素等；食用合成色素可以选自苋菜红、胭脂红、柠檬黄、新红、赤藓红、诱惑红、日落黄、亮蓝、靛蓝及其铝色淀、喹啉黄等。
根据本发明的一种优选实施方式，所述功能化减害填料选自活性炭、蒙脱土、沸石、分子筛、凹凸棒石、麦饭石、硅藻土、海泡石、纳米二氧化硅中的物质。
根据本发明的一种优选实施方式，所述原纸为天然植物纤维纸或化学纤维纸。
根据本发明的一种优选实施方式，所述纸质芯线原纸表面未处理或经过打孔、压纹处理。
根据本发明的一种优选实施方式，所述纸质芯线原纸克重为5-200g/m2；
根据本发明的一种优选实施方式，所述印刷方式为凹印、柔印或丝网印刷。
在本发明的功能化纸质芯线的制备方法中，在纸材分切完毕后，用水(例如自来水)进行浸润，浸润后放置(优选半密封放置)8-30h，优选24左右，然后开始制纸质芯线样品。所述浸润可以在复卷成窄幅卷纸之前或之后进行。本发明人经研究出乎意料地发现，由于所述浸润作用，可以增加纸张柔软度，使纸张具备一定润滑作用，更加容易通过成型设备的缩孔，达到理想的纸质芯线直径，同时水的微弱的粘合效应使得纸张制成芯线后，不易解螺旋。在现有技术中，不包括所述浸润步骤，因为一般认为功能化处理后纸张已比较柔软，另外浸润可能会导致功能化材料的流失。本发明人发现，由于纸材对功能化物质具有较好的着留作用，例如纸质材料比表面积大且内部结构疏松，功能化物质在纸质材料上附着力强且分布均匀，功能化材料不易流失，另外，由于水的微弱粘合效应使得纸张制成线材后不易解螺旋，这是事先所未预料到的。
本发明人发现，如果所述水中添加0.05-5.0重量％，优选0.1重量％的下式(I)所示的浸润助剂，可以起到更好的抗解螺旋作用，并且能够更有效防止功能化材料的流失：
RO-(EO)a-(PO)b-H 式(I)
在式(1)中，R是3,5-二甲基己基，EO是氧乙烯基团，PO是氧丙烯基团，a和b为摩尔数，a＝3-15，b＝2-5，a/b＝0.6～3.0。
所述浸润助剂的使用可以有效缩短浸润时间，减少功能材料流失，提高生产效率，同时还能有效降低纸材的表面张力，使捻制更加容易。进一步研究还发现，该浸润助剂可以与纸材纤维发生一定类似于交联的结合作用，能够进一步提高纸张制成芯线后的抗解螺旋能力。
本发明的有益效果：本发明提供的一种滤棒用功能化纸质芯线，相对于纤维类芯线，其优势在于：
(1)上机稳定性好：相对于纤维类芯线生产过程中每锭产生2-10个接头，纸质线成型后无接头，经过捻制后纸质线断裂强度增加，滤棒成型过程中可避免纤维类芯线的断线现象，保证了上机的稳定性。
(2)安全性高：纤维类芯线所用材料一般为棉纤维或聚酯纤维，由于着色力不强、染色不均匀等问题，常选用染料进行染色，而多数染料不具备良好的安全性能。纸质线所用着色剂为食用天然色素以及合成色素，由于纸质材料比表面积大且内部结构疏松，色素在纸质材料上着色力强且染色均匀，具有良好的安全性能。
(3)功能化实现性好：传统纤维类芯线在并捻后进行功能化处理，由于其所用材料内部结构紧密且比表面积小，负载量较小，其功能化不能得到良好的体现。而纸质材料选用纸材内部结构疏松且比表面积大，功能化原料在其表面易于负载，可有效提升其负载量。
(4)提升功能化时效性：传统纤维类芯线通过浸泡的形式进行功能化负载，且功能化物质主要依附在纤维表面，其有效成分易损失。纸质线通过加捻的形式，将功能化物质包裹于线材内部，可将其主要成分进行有效保留并延长功能化时效性。
(5)生产效率高：相对于纤维类芯线生产经并捻、染色、脱水、功能化处理、风干、成型的分步进行，纸质线染色、功能化处理以及干燥可同时进行，可有效提升纸质线的生产效率。
(6)较高创新性。抄纸时，可将减害填料与纸浆同时抄造，相对于纤维类芯线基团嫁接等形式扩宽了芯线减害的实现路径。另外，纸质芯线作为缓释载香材料的载体，是纤维类芯线所不能复制的，也为芯线的功能化发展提供了新的技术方向。
(7)本发明的纸质芯线为窄幅纸经捻制成直径为0.1-3mm的芯线，其纸材用量少且香精类物质会起到抑制杂气的作用，经评吸未发现纸质杂气，另外经捻制的纸质芯线其内部相对纸质滤棒内芯较为紧实，不会发生塌陷的现象，并且纸质芯线滤棒压降稳定性也易于控制。
具体实施例
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但实施例并不是对本发明技术方案的限定。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应该涵盖在本发明的保护范围内。
实施例1
在烟草味增香原料中添加2.0％的焦糖色素，配制成增香功能化料液。并将功能料液以20g/m2的添加量以凹印印刷的方式单面印刷于表面未处理，克重为200g/m2的天然植物纤维纸上，通过干燥后将功能化纸材分切成30mm宽的窄幅卷纸。将1条窄幅纸导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸捻成直径为3.0mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实施例2
在薄荷味增香原料中添加0.1％的叶绿素，配制成增香功能化料液。并将功能料液以0.1g/m2的添加量以柔印印刷的方式双面印刷于表面经过打孔，克重为5g/m2的天然植物纤维纸上，通过干燥后将功能化纸材分切成1mm宽的窄幅卷纸。将3条窄幅纸导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸捻成直径为0.1mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实施例3
按质量比为6:4:6:3:3将聚乙二醇、蜂蜜、吡咯烷酮羧酸钠、麦芽低聚糖醇和蔗糖酯配制成30％的水溶液，并在其中添加0.5％的胡萝卜素，配制成保润功能料液。并将功能料液以0.5g/m2的添加量以柔印印刷的方式双面印刷于表面经过压纹处理，克重为20g/m2的天然植物纤维纸上，通过干燥后将功能化纸材分切成10mm宽的窄幅卷纸。将2条窄幅纸导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸捻成直径为1.0mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实施例4
按质量比为7:10:4:2:2将甘油、聚乙二醇、乳酸钠、山梨糖醇和呋喃半乳糖醛酸配制成30％的乙醇溶液，并在其中添加1.0％的日落黄色素，配制成保润功能料液。并将功能料液以5g/m2的添加量以丝网印刷的方式双面印刷于表面经过压纹处理，克重为30g/m2的天然植物纸上，通过干燥后将功能化纸材分切成15mm宽的窄幅卷纸。导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸捻成直径为1.0mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实施例5
将熔点为40℃的复合胶体与果香类香精混合配制成缓释凝胶，添加1.0％的高粱红色素，配制成缓释载香功能料液。将表面经打孔处理，克重为60g/m2的化学纤维纸分切成50mm宽的窄幅卷纸，并将功能料液以10g/m2的添加量以凹印印刷的方式双面印刷于窄幅纸上。待冷却后将1条窄幅纸导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸捻成直径为1.8mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实施例6
将熔点为60℃的复合胶体与酒香类香精混合配制成缓释凝胶，添加1.0％的柠檬黄色素，配制成缓释载香功能料液。并将功能料液以10g/m2的添加量以丝网印刷的方式双面印刷于表面经压纹处理，克重为70g/m2的天然植物纤维纸上，冷却后将功能化纸材分切成15mm宽的窄幅卷纸。导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸扭转成直径为1.8mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实施例7
将熔点为80℃的复合胶体与薄荷、果香类香精混合配制成缓释凝胶，添加0.8％的胭脂树橙色素，配制成缓释载香功能料液。将表面经打孔处理，克重为36g/m2的植物纤维素纸上，分切成10mm宽的窄幅卷纸。并将2条窄幅纸导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸扭转成直径为1.5mm的条状芯线，并导入装有缓释载香料液的料槽，添加量为10g/m2，待纸质芯线上的料液冷却后绕锭成型，即得到成品。
实施例8
抄纸时，将蒙脱土、沸石、分子筛、凹凸棒石、麦饭石、硅藻土、海泡石、纳米二氧化硅与植物纤维纸浆同时抄造，抄造成克重为50g/m2的减害型纸材，并分切成15mm宽的窄幅卷纸。将窄幅卷纸导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸扭转成直径为1.5mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实施例9
抄纸时，将活性炭与植物纤维纸浆同时抄造，抄造成克重为60g/m2的减害型纸材，并分切成10mm宽的窄幅卷纸。将窄幅卷纸导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸扭转成直径为1.2mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实施例10
将熔点为60℃的复合胶体与茶香类香精混合配制成缓释凝胶，不添加色素，配制成缓释载香功能料液。并将功能料液以8g/m2的添加量以凹印印刷的方式双面印刷于表面经压纹处理，克重为32g/m2的天然植物纤维纸上，冷却后将功能化纸材分切成15mm宽的窄幅卷纸。导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸扭转成直径为1.2mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实施例11
在薄荷味香精中添加0.5％的叶绿素，配制成增香功能化料液。并将功能料液以8g/m2的添加量以凹印印刷的方式印刷于表面未处理、克重为28g/m2的天然植物纤维纸上，经干燥后，分切成25mm幅宽的窄幅纸。将1条窄幅纸导入成型设备，通过机器轴心的高速旋转，使窄幅纸捻成直径为1.2mm的条状芯线，并绕锭成型，即得到成品。
实验实施例：卷烟样品对比评价
现有增香滤棒样品与纤维类芯线滤棒制备：
选取10mm长直径为1.2mm的根据本发明制得的增香纸质线进行称重，观察外观，并导入某牌号滤嘴长25mm的卷烟中，即可得到增香纸质线卷烟样品。
选取10m长直径为1.2mm的纤维类芯线在薄荷味香精和叶绿素的混合料液中浸泡4h，低温干燥后进行称重，并观察外观，将其导入某牌号滤嘴长25mm的卷烟中，即可得到对照卷烟。
卷烟的存放与评吸：
将制备的卷烟放于温度为22℃，湿度为60％环境中存放四周，每周取一组卷烟进行评吸。评吸由7位评吸专家组成的小组按GB5606.4-2005《卷烟感官技术要求》标准进行评价，确定评价结果，评价结果见表1。
表1 不同卷烟的评价结果
由表1中列出的结果可看出，与现有纤维类芯线相比，纸质线染色后外观均匀，色泽均一；香精负载量可达到纤维类芯线的4.70倍；纸质线香气释放均匀，持香时效性明显延长。与将功能材料加入到纸浆中造纸然后制得滤芯相比，本发明滤芯中功能材料几乎没有流失且不受造纸工艺的破坏。
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