一种含有贯通式锥形空腔结构的复合滤棒及其制作方法与流程

本发明涉及烟用滤棒成型加工生产技术领域，特别一种含有贯通式锥形空腔结构的复合滤棒及其制作方法。

背景技术：

目前，中国专利申请cn201420523064.5公开了一种烟气降温冷凝装置及利用该装置制备的卷烟滤棒。所述烟气降温冷凝装置为一圆柱体结构，圆柱体内部有一喇叭形空腔，喇叭形空腔穿过圆柱体在圆柱体两端形成大口端和小孔端。利用烟气降温冷凝装置制备的卷烟滤棒，包括醋纤滤棒和降温冷凝装置，其中降温冷凝装置的小孔端连接烟丝，大口端与醋纤滤棒连接。本实用新型所提供的烟气降温冷凝装置结构较为简单，制备方便，利用其制备的复合滤棒，利用降温冷凝原理使抽吸的烟气实现降温冷凝的技术效果，从而降低烟气中的有害物质，同时由于降温冷凝装置的使用，可以降低醋纤滤棒的使用，从而降低卷烟滤棒的生产成本，因而具有较好的推广应用意义。然而，该技术方案存在多项缺陷。第一，未提供贯通结构形式；第二，未能提供汇集烟气的功能；第三，所述烟气降温冷凝装置所用材质为聚丙烯，聚丙烯不能自然降解，因而不利于环境保护；第四，未能从工业生产角度，提供制作该装置的办法。

中国专利cn201220244209.9公开了一种二元复合的烟用过滤嘴棒，包括实芯滤棒和空腔滤棒两段，实芯滤棒与香烟烟丝段接触，空腔滤棒与嘴接触，空腔滤棒、实芯滤棒和香烟烟丝段通过外表连接纸依次粘合为一体。实芯滤棒、空腔滤棒中的纤维为醋酸纤维、皱纸中的一种或两种。实芯滤棒的纤维中可以添加香料颗粒或香线。实芯滤棒外表可以有一层包装纸。有如下积极效果：1、空腔滤棒截面形状为赋予一定人文理念的图案，外观新颖，认人赏心悦目。2、空腔滤棒段表层无包装纸，且表层有微型凹槽，便于烟气稀释冷却降焦。3、空腔滤棒段硬度较硬，香烟抽吸过程中不易变形。4、实芯滤棒段添加了香料或香线，让香味更加饱满。然而，该技术方案存在多项缺陷。第一，其任一横截面上的镂空形状都是相同的，其腔体结构并未构成锥形。第二，由于未提供锥形空腔结构，因而未能提供汇集烟气的功能；第三，在实践应用中，由于未能提供汇集烟气的功能，导致实芯滤棒试图通过香料或香线让香气更加饱满的目标不能充分发挥，相反地，从抽吸段通过空腔进入的外部空气对烟气或香气进行了稀释，让香气更加饱满的目标无法实现；第四，未能从工业生产角度，提供制作该滤棒的办法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明目的是提供一种具备提供汇集烟气的功能，强化了功能滤棒段的功能作用的含有贯通式锥形空腔结构的复合滤棒。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种含有贯通式锥形空腔结构的复合滤棒，包括棒体，所述棒体为圆柱体形状，所述棒体内设置有空腔，所述空腔呈喇叭形状，即沿着棒体的中轴线方向，所述空腔的两端开口，一端开口的圆周尺寸始终大于另一端开口的圆周尺寸，使得气体能够无阻碍地从一端开口流入，从另一端开口流出。贯通式锥形空腔结构的构成材料是醋酸纤维丝束，或乳纤丝束，或丙纤丝束等。多个所述棒体之间可拆卸连接。

进一步的，所述的复合滤棒，以贯通式锥形空腔结构作为基本组装单元，与各种功能性滤棒段搭配或不搭配；或者，将两个或两个以上的基本组装单元组合在一起后，再与各种功能性滤棒段搭配或不搭配，均能够衍生出样式和功能丰富多样的复合滤棒，并应用在卷烟烟支上。

进一步的，所述的一种含有贯通式锥形空腔结构的复合滤棒制作方法，所述的贯通式锥形空腔结构的复合滤棒制作方法，包括以下步骤：s1、使用活塞频动法，制作得到一段贯通式锥形空腔结构，作为一个基本组装单元备用；s2、使用一个或数个基本组装单元，与各种功能性滤棒段搭配或不搭配后，制作得到复合滤棒；s3、再配合接装纸、卷烟纸、烟丝的使用，制作得到一支完整的烟支。

进一步的，所述的活塞频动法，包括以下步骤：s1、喷涂了增塑剂的丝束，从固化器大开口端进入，从小开口端输出。固化器的外观形状类似漏斗；s2、固化器的中轴线上设置有位置固定不变的长杆，活塞嵌套在长杆上做往复运动，并通过其往复运动的特定轨迹和频次，控制贯通式锥形空腔结构中空腔的长度和位置；或者将长杆和活塞固化为一个整体后进行往复运动，通过其往复运动的特定轨迹和频次，控制贯通式锥形空腔结构中空腔的长度和位置；s3、在固化器的小开口段处，使用或不使用成型纸包裹贯通式锥形空腔结构；s4、按照所需长度分切贯通式锥形空腔结构，即制作得到一个基本组装单元备用。

进一步的，所述活塞的往复运动，是通过不同方向电磁力驱动方式，或者机械传动方式，或者以压缩空气和空气负压相互配合等方式来实现的。其中优选不同方向电磁力驱动方式。

进一步的，所述的贯通式锥形空腔结构的构成材料是醋酸纤维丝束，或乳纤丝束，或丙纤丝束，或聚丙烯，或聚丙乙烯等，其中优选醋酸纤维丝束，或乳纤丝束，或丙纤丝束。

进一步的，所述功能性滤棒段，包括颗粒滤棒段，或温致相变凝胶滤棒段，或现有技术的其他功能性滤棒段。其中所述温致相变凝胶滤棒段的凝胶，在相变温度(45-50℃)以由上固态转变为液态，缓释出致香成分，迁移到主流烟气中，并在贯通式锥形空腔结构中充分汇集，大幅提高致香成分的浓度。

本发明技术效果主要体现在以下方面：第一，现有技术提供的滤棒解决方案，分别对烟气进行过滤、稀释、补香等工艺处理，使得烟气浓度和香型的理化指标符合设计要求，但所有现有技术都未曾考虑过相比由于烟气浓度下降所带来的负面问题，即烟气浓度下降，导致生理强度变弱，引发吃味和香气大幅减弱，即通俗的说法：烟味变淡。本发明提供了贯通式锥形空腔结构，使得滤棒具备提供汇集烟气的功能，同时让理化指标符合设计要求的烟气，能够以物理的方式、简单、巧妙、直接地提高其强度，强化烟气的生理感受；第二，目前现有技术尚不能提供制作贯通式锥形空腔结构的技术解决方案，本发明首次从工业生产角度，提供了制作贯通式锥形空腔结构的办法，特别是使用环保可降解的醋酸纤维丝束、乳纤丝束、丙纤丝束等材料制作贯通式锥形空腔结构的办法；第三，本发明提供的贯通式锥形空腔结构，与其他功能滤棒段组合，所制作复合滤棒应用于卷烟上，强化了功能滤棒段的功能作用。

附图说明

图1为本发明的贯通式锥形空腔结构的结构示意图；

图2为本发明的双倍贯通式锥形空腔结构的结构示意图；

图3为本发明的四倍贯通式锥形空腔结构的结构示意图；

图4为本发明的活塞的a工位示意图；

图5为本发明的活塞的b工位示意图；

图6为本发明的空腔成型a工位示意图；

图7为本发明的空腔成型b工位示意图；

图8为本发明的实施例1的剖面结构图；

图9为本发明的实施例1外观示意图；

图10为本发明的实施例2的剖面结构图；

图11为本发明的实施例2外观示意图；

其中，1-贯通式锥形空腔结构，2-长杆，3-活塞，4-固化器，5-成型纸，6-醋酸纤维丝束，7-功能滤棒段，8-烟丝，9-接装纸，10-卷烟纸，11-贯通式锥形空腔结构的空腔，c-丝束移动方向。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

一种含有贯通式锥形空腔结构的复合滤棒及其制作方法和应用，贯通式锥形空腔结构，其外形为圆柱体，空腔位于圆柱体内部，空腔结构的剖面形状类似喇叭状，即沿着圆柱体的中轴线方向，空腔的两端开口，一端开口的圆周尺寸始终大于另一端开口的圆周尺寸，使得气体能够无阻碍地从一端开口流入，从另一端开口流出。贯通式锥形空腔结构的构成材料是醋酸纤维丝束，或乳纤丝束，或丙纤丝束等。如图1所示。

所述的复合滤棒，以贯通式锥形空腔结构作为基本组装单元，与各种功能性滤棒段搭配或不搭配；或者，将两个或两个以上的基本组装单元组合在一起后，再与各种功能性滤棒段搭配或不搭配，均能够衍生出样式和功能丰富多样的复合滤棒，并应用在卷烟烟支上。如图2、8、10所示。

所述的一种含有贯通式锥形空腔结构的复合滤棒制作方法，所述的贯通式锥形空腔结构的复合滤棒制作方法，包括以下步骤：s1、使用活塞频动法，制作得到一段贯通式锥形空腔结构，作为一个基本组装单元备用；s2、使用一个或数个基本组装单元，与各种功能性滤棒段搭配或不搭配后，制作得到复合滤棒；s3、再配合接装纸、卷烟纸、烟丝的使用，制作得到一支完整的烟支。如图8、9、10、11所示。

所述的活塞频动法，包括以下步骤：s1、喷涂了增塑剂的丝束，从固化器大开口端进入，从小开口端输出，如图6、7所示。固化器的外观形状类似漏斗，如图4、5所示；s2、固化器的中轴线上设置有位置固定不变的长杆，活塞嵌套在长杆上做往复运动，如图4、5所示，并通过其往复运动的特定轨迹和频次，控制贯通式锥形空腔结构中空腔的长度和位置，如图6、7所示；或者将长杆和活塞固化为一个整体后进行往复运动，通过其往复运动的特定轨迹和频次，控制贯通式锥形空腔结构中空腔的长度和位置；s3、在固化器的小开口段处，使用或不使用成型纸包裹贯通式锥形空腔结构；s4、按照所需长度分切贯通式锥形空腔结构，即制作得到一个基本组装单元备用，如图1、2、3所示。

所述的活塞的往复运动，是通过不同方向电磁力驱动方式，或者机械传动方式，或者以压缩空气和空气负压相互配合等方式来实现的，如图4、5所示。其中优选不同方向电磁力驱动方式。如图6、7所示。

所述的贯通式锥形空腔结构的构成材料是醋酸纤维丝束，或乳纤丝束，或丙纤丝束，或聚丙烯，或聚丙乙烯等，其中优选醋酸纤维丝束，或乳纤丝束，或丙纤丝束。

所述功能性滤棒段，包括颗粒滤棒段，或温致相变凝胶滤棒段，或现有技术的其他功能性滤棒段。其中所述温致相变凝胶滤棒段的凝胶，在相变温度(45-50℃)以由上固态转变为液态，缓释出致香成分，迁移到主流烟气中，并在贯通式锥形空腔结构中充分汇集，大幅提高致香成分的浓度，如图8、10所示。

实施例1

步骤一，设定相关参数：贯通式锥形空腔结构的规格参数：长度l(小开口端长a+锥形长b+大开口段d)＝15(3+9+3)mm，小开口端直径r1＝2mm，大开口端直径r2＝5mm，贯通式锥形空腔结构的外轮廓直径r＝7.73mm，如图1所示；长杆的直径＝小开口端直径r1＝2mm，活塞长度＝1/2锥形长b＝4.5mm，活塞的最大直径≤大开口端直径r2，如图6、7所示；乳酸纤维丝束移动速度v＝200m/min，移动方向c，如图所示6、7。

步骤二，一次完整的往复运动，共包含三个阶段，分别是活塞停留在b工位阶段(移动位移0mm)、活塞从b工位移动到a工位阶段(移动位移9mm)、活塞从a工位移动到b工位阶段(移动位移9mm)，其中各个阶段对应的完成时间分别是t1、t2、t3；往复运动各个阶段对应的所需时间，是依照数学模型以及步骤一所设定的相关参数来计算的，如t1＝2×小开口端长a÷乳酸纤维丝束移动速度v＝2×6÷200×0.06＝18×10^-4s，t2＝锥形长b÷乳酸纤维丝束移动速度v＝9÷200×0.06＝27×10^-4s，t3＝锥形长b÷(2×乳酸纤维丝束移动速度v)＝9÷400×0.06＝13.5×10^-4s，如图6、7所示。由此计算得到单位时间内，往复运动的频次：60/(t1+t2+t3)＝60/(18×10^-4+27×10^-4+13.5×10^-4)＝10256.4次每min。

步骤三，喷涂了增塑剂的乳酸纤维丝束，从固化器大开口端进入，从小开口端输出，如图6、7所示。固化器的外观形状类似漏斗，如图4、5所示。

步骤四，固化器的中轴线上设置有位置固定不变的长杆，其直径为2mm，活塞嵌套在长杆上，以压缩空气和空气负压作为动力，进行往复运动，如图4、5所示，并且往复运动三个阶段的完成时间和移动位移，以及往复运动的频次，完全依照步骤二的计算结果执行，如图6、7所示；

步骤四、在固化器的小开口段处，使用成型纸包裹贯通式锥形空腔结构，如图3所示；

步骤五，按照30mm长度的设计要求，分切贯通式锥形空腔结构，即制作得到两个基本组装单元备用，如图2所示。

步骤六，使用两个基本组装单元，与长度为5mm的温致相变凝胶滤棒段搭配后，制作得到总长35mm的复合滤棒，如图8所示；

步骤七，配合接装纸、卷烟纸、烟丝的使用，制作得到一支完整的烟支，如图8、9所示。

实施例2

步骤一，设定相关参数：贯通式锥形空腔结构的规格参数：长度l(小开口端长a+锥形长b+大开口段d)＝20(5+10+5)mm，小开口端直径r1＝2mm，大开口端直径r2＝5mm，贯通式锥形空腔结构的外轮廓直径r＝7.73mm，如图1所示；长杆的直径＝小开口端直径r1＝2mm，活塞长度＝1/2锥形长b＝4.5mm，活塞的最大直径≤大开口端直径r2，如图6、7所示；醋酸纤维丝束移动速度v＝100m/min，移动方向c，如图所示6、7。

步骤二，一次完整的往复运动，共包含三个阶段，分别是活塞停留在b工位阶段(移动位移0mm)、活塞从b工位移动到a工位阶段(移动位移10mm)、活塞从a工位移动到b工位阶段(移动位移10mm)，其中各个阶段对应的完成时间分别是t1、t2、t3；往复运动各个阶段对应的所需时间，是依照数学模型以及步骤一所设定的相关参数来计算的，如t1＝2×小开口端长a÷醋酸纤维丝束移动速度v＝2×5÷100×0.06＝60×10^-4s，t2＝锥形长b÷醋酸纤维丝束移动速度v＝10÷100×0.06＝60×10^-4s，t3＝锥形长b÷(2×醋酸纤维丝束移动速度v)＝10÷200×0.06＝30×10^-4s，如图6、7所示。由此计算得到单位时间内，往复运动的频次：60/(t1+t2+t3)＝60/(60×10^-4+60×10^-4+30×10^-4)＝4000次每min。

步骤三，喷涂了增塑剂的醋酸纤维丝束，从固化器大开口端进入，从小开口端输出，如图6、7所示。固化器的外观形状类似漏斗，如图4、5所示。

步骤四，固化器的中轴线上设置有位置固定不变的长杆，其直径为2mm，活塞嵌套在长杆上，以不同方向的电磁力作为动力，进行往复运动，如图4、5所示，并且往复运动三个阶段的完成时间和移动位移，以及往复运动的频次，完全依照步骤二的计算结果执行，如图6、7所示；

步骤四、在固化器的小开口段处，不使用成型纸包裹贯通式锥形空腔结构，如图6、7所示；

步骤五，按照20mm长度的设计要求，分切贯通式锥形空腔结构，即制作得到一个基本组装单元备用，如图1所示。

步骤六，使用一个基本组装单元，与长度为10mm的颗粒滤棒段搭配后，制作得到总长30mm的复合滤棒，如图10所示；

步骤七，配合接装纸、卷烟纸、烟丝的使用，制作得到一支完整的烟支，如图10、11所示。

实验例

采用将实施例1-2中制备得到的贯通式锥形空腔结构及其复合滤棒，分别应用于卷烟烟支。

1)采用实施例1-2制备得到的贯通式锥形空腔结构及其复合滤棒，分别应用于卷烟烟支。

2)采用常规普通醋酸纤维丝束制备的滤棒，应用于卷烟烟支后作为空白对照1。

在所用烟丝、接装纸、卷烟纸完全相同的情况下，将本实施例中样品用于卷烟烟支，与使用普通醋酸纤维丝束滤棒的卷烟烟支，依照国标gb5606.4(感官技术要求)，进行感官质量评价，并比对其感官评价结果，见下表1：

表1：感官质量评价对比结果

结论：实施例1、2在香气、谐调、余味方面，均比空白对照1有了明显提升，同时有效降低了卷烟烟支的刺激性，应用前景广阔。其中实施例2在香气、谐调、余味方面的改善和提升更为显著，应用前景十分广阔。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。