一种双文丘里结构的中空降温棒的制作方法

本发明属于新型烟草，具体涉及一种双文丘里结构中空降温棒。

背景技术：

1、卷烟烟气呈气溶胶状态，气溶胶颗粒为微小液滴，烟气温度对气溶胶的微粒大小和成份有直接影响，进而影响着烟气的有害成份多少和卷烟的感官品质。烟气温度过高时，灼烧感和刺激性明显上升，特别是在加热卷烟上表现的更为明显，降低烟气温度是此类产品不断改进的技术方向。

2、对加热卷烟来说，抽吸时烟雾量的大小直接与滤棒的吸阻和过滤效率有关。当吸阻较大、过滤效率较高时，烟气气溶胶被滤棒吸附多，烟雾量小，吸食者的体验感和满足感差；反之，当吸阻较小、过滤效率较低时，烟雾量大，吸食者的体验感和满足感良好。降低吸阻也是加热不燃烧类卷烟产品不断改进的技术方向。对传统卷烟来说，烟气温度较高也会带来辛辣刺激性大、感官体验差等问题，适当降低烟气温度也有利于提升卷烟品质。

3、cn112930121a公布了包含文丘里元件的气溶胶生成系统，使用文丘里元件后可以减少降温段，说明了文丘里结构具有一定的降温效果。文献中的文丘里元件属于标准的文丘里结构，设计有空气的引入通道，相对复杂，制造难度较大、成本较高，适合与烟具(加热器)配套重复使用，不适用于一次使用的加热卷烟。

4、我们前期研究过（cn111387543a、cn111387546a、cn111436650a），卷烟烟气从类似文丘里或波纹管型中空棒中通过时，由于内部空腔部分的直径从收缩到放大不断变化，烟气处于强烈的湍流状态，不仅减少了烟气气溶胶在管壁上的吸附，保证了烟雾量，而且传热系数是普通空管的2-4倍，传热降温效应增强；另一方面，烟气气溶胶也经历了湍流碰撞和扩大时碰撞凝聚、收缩时发散雾化变小的过程，二次雾化时比表面积增大，吸收空气中热量，使烟气温度进一步降低。

5、目前市场上部分加热卷烟在抽吸过程中会发生滤棒受热收缩、堵塞烟气通道、致使后半段烟雾量明显下降的问题。若采用里外双文丘里通道，不会出现滤棒收缩堵塞问题，即使靠近发烟段的滤棒收缩、直径变小、内部文丘里通道变小或完全堵塞，这时外部的空腔即外文丘里通道将增大，烟气仍然可以通过，不会出现明显的烟雾量下降。

6、为解决上述问题，进一步强化烟气的降温效果，开发可工业化连续生产的差异化产品，满足一次性使用的加热卷烟要求，适应不同消费者的需要，我们对里外双文丘里结构的滤棒也进行了研究。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种双文丘里结构中空降温棒。该棒改变了烟气流经通道，降温效应明显。由于内、外部空腔部分的直径从收缩到放大不断变化，烟气处于强烈的湍流状态，不仅减少了烟气气溶胶在管壁上的吸附，保证了烟雾量，而且传热系数是普通空管的2-4倍，传热降温效果较好；另一方面，烟气气溶胶也经历了湍流碰撞和扩大时碰撞凝聚、收缩时发散雾化变小的过程，二次雾化时比表面积增大，吸收空气中热量，使烟气温度进一步降低，抽吸时的灼烧感和刺激性明显降低。由于该滤棒是直通结构，用于加热卷烟时，在降温的同时，也可以确保烟支的雾化量，满足抽吸者的体验感。采用内外双通道设计后，也解决了目前市场上部分加热卷烟在抽吸过程中会发生通道堵塞、后半段烟雾量明显下降的问题。

2、本发明的技术方案是：一种双文丘里结构的中空降温棒，由内文丘里通道、外文丘里通道及包覆在外文丘里通道之外的接装纸组成；

3、内文丘里通道是由滤棒本体经压制后在内部形成沿轴向发生的多个内文丘里空腔贯穿而成的通道；

4、外文丘里通道是滤棒本体经压制后由滤棒本体的外壁与包覆的成型纸或接装纸形成的沿轴向发生的多个外文丘里空腔结构的通道。

5、对接卷烟后，烟气可从内外二个通道中通过，用于加热卷烟具有较好的降温效果和较大烟雾量。

6、所述滤棒本体部分具有一定的弹性和强度，硬度≥84%，壁厚最小处b≥0.5mm。

7、所述内文丘里通道由多个内文丘里空腔与多个内文丘里喉部柱形管沿轴向方向交错连接而成；

8、内文丘里空腔的横截面为异形结构，包括多边形、圆形、星形、心形、梅花形、叶型、或弧形中的任意一种，优选圆形。

9、所述的内文丘里空腔的最大公称直径d2为2mm-6mm、空腔长度l2为5mm-60mm；

10、内文丘里喉部柱形管的空腔的公称直径d1≤2mm，长度l1为0.5mm-10mm；

11、内文丘里空腔长度是内文丘里喉部柱形管长度的1-50倍。

12、d1的大小变化将明显影响到滤棒的吸阻和烟雾量，对降温效果也有一定影响。采用丝束拉丝成型工艺时，文丘里棒的实体部分21也有一定的透气度，当d1=0mm时，实体部分内部的空隙起到了喉部通道的作用，虽然吸阻有一定上升，但仍然可以满足部分烟支的设计需求；采用注塑成型工艺时，滤棒本体部分透气率很低，烟气主要通过双文丘里通道通过，当d1≤0.3mm时，滤棒吸阻＞12pa/mm，烟雾量减少，同时烟气从外文丘里通道通过的比例增大，会出现烫嘴现象，不适合用于加热卷烟；随着d1的增大，吸阻下降、烟雾量增大；当d1≥2mm时，滤棒吸阻＜1pa/mm，需要与其他滤棒进行复合后才能用于加热卷烟。d2对热塌陷、烟雾量及烟支的综合品质也有一定影响，d2＜2mm时，有热塌陷和异味现象，降温效果也较差；d2≥2.0mm时，热塌陷好转，随着d2增大烟雾量稍有增大，降温效果进一步好转，d2≥3.5mm时，烟雾量和降温效果趋于稳定；同时由于烟支的直径通常都＜7.7mm，考虑到文丘里棒有一定壁厚和硬度要求，d2最大值设定为≤6mm。

13、在l1+l2总长度保持不变时，l1的长度增加，吸阻增大，烟雾量下降，一般选择l1≤5.0mm。

14、所述内文丘里通道的内文丘里空腔与内文丘里喉部柱形管的横截面形状选择相同或不同；所述内文丘里空腔由公称直径逐渐增加和等直径和逐渐减少的异形曲线管组成；所述的沿轴向方向逐渐增加和逐渐减少为等距离逐渐增加和逐渐减少；所述公称直径逐渐增加和逐渐减少的内文丘里空腔沿轴线方向为弧形、锥形或平台；所述同一个空腔单元两端，弧形管和锥形管逐渐增加和减小的弧度和角度优选相同和对称。

15、所述外文丘里通道由带轴向沟槽、沿轴线方向类似波纹管形状的本体部分外壁与外部包覆的成型纸组成，其滤棒本体横截面为带沟槽的圆弧形。

16、外文丘里通道的沟槽深度为0.05mm-1.0mm，沟槽数量为1-30个，优选1-12个沿圆周方向均匀分布；外文丘里空腔的最大直径与最小直径为之差为0.1-2mm，优选0.1-1mm。

17、由于外文丘里空腔的最大直径与最小直径的偏差过大时，将为烟支接装带来一定难度，为便于接装卷烟，通常d4-d3≤1mm；沟槽深度和数量决定着外文丘里颈部通道的大小，过大时从外部通道通过的烟气增多，烟雾量增大，但是会引起外部的成型纸和接装纸温度升高，严重时会烫嘴，因此沟槽深度应控制在1.0mm以内，通常沟槽深度≤0.3mm；外文丘里通道的空腔相对较小，在加热卷烟中起辅助降温和增加烟雾量的作用，与单一的内文丘里通道相比，其喉部沟槽段和空腔段的降温和增大烟雾量原理与内文丘里的对应段相同，可辅助降低烟气温度1-3℃，增加烟雾量5%-20%。

18、极限状态下，当本体部分外壁的沟槽数为0时，在对接卷烟或包裹成型纸时，将烟支或滤棒的圆周调大0.05-0.1mm，使滤棒本体部分与成型纸之间存在少量缝隙，进而构成外文丘里的喉部通道，也可以达到在外壁上开设4-6个沟槽的效果。

19、所述外文丘里通道无沟槽，则通过将滤棒本体圆度提高到0.35-0.60mm，使滤棒本体部分与成型纸之间存在少量缝隙，进而构成外文丘里的喉部通道，形成双文丘里结构。

20、所述内文丘里通道、外文丘里通道的内、外壁均为平滑结构；

21、所述的主体材料是pp、pe、pet、pla、pc、ps、pa、pcl、pha、phb、pbs、pgs、pea、pps、abs、pvc、pbat、peek、pmma高分子材料中任意一种的注塑件，或者是采用醋酸纤维，或醋酸纤维丝束与pla纤维、pp纤维、粘胶纤维、聚酯纤维等其中一种或几种的混合物与固化剂组成。

22、所述的制备方法分注塑成型和拉丝滤棒成型二种：

23、所述的注塑成型是根据所设计的双文丘里滤棒的结构，定制相对应的模具，然后利用模具注塑成型；

24、所述的拉丝滤棒成型是在拉丝滤棒成型机上，将经过开松，施加固化剂三醋酸甘油酯、或柠檬酸三丁酯的纤维丝束材料，引入配有相应模具的拉丝定型烟枪，将高温固化、冷却定型后的中空棒拉出、分切制备而成；

25、所述的纤维丝束采用醋酸纤维丝束或醋酸纤维与聚乳酸纤维丝束的混合丝束，施加三醋酸甘油酯或柠檬酸三丁酯，引入配有相应模具的专用烟枪，通过蒸汽高温固化和冷风定型后拉出、分切制备而成。

26、本发明设计合理，结构独特，外观新颖，生产方便，烟气降温效果明显。可连续工业化生产，同时可以减少烟支的段数，降低烟支成本；可与普通醋棒复合用于传统卷烟，能够降低烟气温度、降低刺激性、提高感官品质；也可直接或与其他滤棒复合用于加热卷烟，由于该滤棒是直通结构，具有较低的吸阻，在降温的同时，也可以确保烟支的雾化量，满足抽吸者的体验感；采用内外双通道设计也解决了目前市场上部分加热卷烟在抽吸过程中会发生通道堵塞、后半段烟雾量明显下降的问题，为提升卷烟品质、开发新型烟草产品提供了一种新的解决方案。