一種含有貫通式錐形空腔結構的複合濾棒及其製作方法與流程

2023-05-22 20:22:29

本發明涉及煙用濾棒成型加工生產技術領域，特別一種含有貫通式錐形空腔結構的複合濾棒及其製作方法。

背景技術：

目前，中國專利申請cn201420523064.5公開了一種煙氣降溫冷凝裝置及利用該裝置製備的捲菸濾棒。所述煙氣降溫冷凝裝置為一圓柱體結構，圓柱體內部有一喇叭形空腔，喇叭形空腔穿過圓柱體在圓柱體兩端形成大口端和小孔端。利用煙氣降溫冷凝裝置製備的捲菸濾棒，包括醋纖濾棒和降溫冷凝裝置，其中降溫冷凝裝置的小孔端連接菸絲，大口端與醋纖濾棒連接。本實用新型所提供的煙氣降溫冷凝裝置結構較為簡單，製備方便，利用其製備的複合濾棒，利用降溫冷凝原理使抽吸的煙氣實現降溫冷凝的技術效果，從而降低煙氣中的有害物質，同時由於降溫冷凝裝置的使用，可以降低醋纖濾棒的使用，從而降低捲菸濾棒的生產成本，因而具有較好的推廣應用意義。然而，該技術方案存在多項缺陷。第一，未提供貫通結構形式；第二，未能提供匯集煙氣的功能；第三，所述煙氣降溫冷凝裝置所用材質為聚丙烯，聚丙烯不能自然降解，因而不利於環境保護；第四，未能從工業生產角度，提供製作該裝置的辦法。

中國專利cn201220244209.9公開了一種二元複合的煙用過濾嘴棒，包括實芯濾棒和空腔濾棒兩段，實芯濾棒與香菸菸絲段接觸，空腔濾棒與嘴接觸，空腔濾棒、實芯濾棒和香菸菸絲段通過外表連接紙依次粘合為一體。實芯濾棒、空腔濾棒中的纖維為醋酸纖維、皺紙中的一種或兩種。實芯濾棒的纖維中可以添加香料顆粒或香線。實芯濾棒外表可以有一層包裝紙。有如下積極效果：1、空腔濾棒截面形狀為賦予一定人文理念的圖案，外觀新穎，認人賞心悅目。2、空腔濾棒段表層無包裝紙，且表層有微型凹槽，便於煙氣稀釋冷卻降焦。3、空腔濾棒段硬度較硬，香菸抽吸過程中不易變形。4、實芯濾棒段添加了香料或香線，讓香味更加飽滿。然而，該技術方案存在多項缺陷。第一，其任一橫截面上的鏤空形狀都是相同的，其腔體結構並未構成錐形。第二，由於未提供錐形空腔結構，因而未能提供匯集煙氣的功能；第三，在實踐應用中，由於未能提供匯集煙氣的功能，導致實芯濾棒試圖通過香料或香線讓香氣更加飽滿的目標不能充分發揮，相反地，從抽吸段通過空腔進入的外部空氣對煙氣或香氣進行了稀釋，讓香氣更加飽滿的目標無法實現；第四，未能從工業生產角度，提供製作該濾棒的辦法。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明目的是提供一種具備提供匯集煙氣的功能，強化了功能濾棒段的功能作用的含有貫通式錐形空腔結構的複合濾棒。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種含有貫通式錐形空腔結構的複合濾棒，包括棒體，所述棒體為圓柱體形狀，所述棒體內設置有空腔，所述空腔呈喇叭形狀，即沿著棒體的中軸線方向，所述空腔的兩端開口，一端開口的圓周尺寸始終大於另一端開口的圓周尺寸，使得氣體能夠無阻礙地從一端開口流入，從另一端開口流出。貫通式錐形空腔結構的構成材料是醋酸纖維絲束，或乳纖絲束，或丙纖絲束等。多個所述棒體之間可拆卸連接。

進一步的，所述的複合濾棒，以貫通式錐形空腔結構作為基本組裝單元，與各種功能性濾棒段搭配或不搭配；或者，將兩個或兩個以上的基本組裝單元組合在一起後，再與各種功能性濾棒段搭配或不搭配，均能夠衍生出樣式和功能豐富多樣的複合濾棒，並應用在捲菸煙支上。

進一步的，所述的一種含有貫通式錐形空腔結構的複合濾棒製作方法，所述的貫通式錐形空腔結構的複合濾棒製作方法，包括以下步驟：s1、使用活塞頻動法，製作得到一段貫通式錐形空腔結構，作為一個基本組裝單元備用；s2、使用一個或數個基本組裝單元，與各種功能性濾棒段搭配或不搭配後，製作得到複合濾棒；s3、再配合接裝紙、捲菸紙、菸絲的使用，製作得到一支完整的煙支。

進一步的，所述的活塞頻動法，包括以下步驟：s1、噴塗了增塑劑的絲束，從固化器大開口端進入，從小開口端輸出。固化器的外觀形狀類似漏鬥；s2、固化器的中軸線上設置有位置固定不變的長杆，活塞嵌套在長杆上做往復運動，並通過其往復運動的特定軌跡和頻次，控制貫通式錐形空腔結構中空腔的長度和位置；或者將長杆和活塞固化為一個整體後進行往復運動，通過其往復運動的特定軌跡和頻次，控制貫通式錐形空腔結構中空腔的長度和位置；s3、在固化器的小開口段處，使用或不使用成型紙包裹貫通式錐形空腔結構；s4、按照所需長度分切貫通式錐形空腔結構，即製作得到一個基本組裝單元備用。

進一步的，所述活塞的往復運動，是通過不同方向電磁力驅動方式，或者機械傳動方式，或者以壓縮空氣和空氣負壓相互配合等方式來實現的。其中優選不同方向電磁力驅動方式。

進一步的，所述的貫通式錐形空腔結構的構成材料是醋酸纖維絲束，或乳纖絲束，或丙纖絲束，或聚丙烯，或聚丙乙烯等，其中優選醋酸纖維絲束，或乳纖絲束，或丙纖絲束。

進一步的，所述功能性濾棒段，包括顆粒濾棒段，或溫致相變凝膠濾棒段，或現有技術的其他功能性濾棒段。其中所述溫致相變凝膠濾棒段的凝膠，在相變溫度(45-50℃)以由上固態轉變為液態，緩釋出致香成分，遷移到主流煙氣中，並在貫通式錐形空腔結構中充分匯集，大幅提高致香成分的濃度。

本發明技術效果主要體現在以下方面：第一，現有技術提供的濾棒解決方案，分別對煙氣進行過濾、稀釋、補香等工藝處理，使得煙氣濃度和香型的理化指標符合設計要求，但所有現有技術都未曾考慮過相比由於煙氣濃度下降所帶來的負面問題，即煙氣濃度下降，導致生理強度變弱，引發吃味和香氣大幅減弱，即通俗的說法：煙味變淡。本發明提供了貫通式錐形空腔結構，使得濾棒具備提供匯集煙氣的功能，同時讓理化指標符合設計要求的煙氣，能夠以物理的方式、簡單、巧妙、直接地提高其強度，強化煙氣的生理感受；第二，目前現有技術尚不能提供製作貫通式錐形空腔結構的技術解決方案，本發明首次從工業生產角度，提供了製作貫通式錐形空腔結構的辦法，特別是使用環保可降解的醋酸纖維絲束、乳纖絲束、丙纖絲束等材料製作貫通式錐形空腔結構的辦法；第三，本發明提供的貫通式錐形空腔結構，與其他功能濾棒段組合，所製作複合濾棒應用於捲菸上，強化了功能濾棒段的功能作用。

附圖說明

圖1為本發明的貫通式錐形空腔結構的結構示意圖；

圖2為本發明的雙倍貫通式錐形空腔結構的結構示意圖；

圖3為本發明的四倍貫通式錐形空腔結構的結構示意圖；

圖4為本發明的活塞的a工位示意圖；

圖5為本發明的活塞的b工位示意圖；

圖6為本發明的空腔成型a工位示意圖；

圖7為本發明的空腔成型b工位示意圖；

圖8為本發明的實施例1的剖面結構圖；

圖9為本發明的實施例1外觀示意圖；

圖10為本發明的實施例2的剖面結構圖；

圖11為本發明的實施例2外觀示意圖；

其中，1-貫通式錐形空腔結構，2-長杆，3-活塞，4-固化器，5-成型紙，6-醋酸纖維絲束，7-功能濾棒段，8-菸絲，9-接裝紙，10-捲菸紙，11-貫通式錐形空腔結構的空腔，c-絲束移動方向。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明的具體實施方式作進一步詳述，以使本發明技術方案更易於理解和掌握。

一種含有貫通式錐形空腔結構的複合濾棒及其製作方法和應用，貫通式錐形空腔結構，其外形為圓柱體，空腔位於圓柱體內部，空腔結構的剖面形狀類似喇叭狀，即沿著圓柱體的中軸線方向，空腔的兩端開口，一端開口的圓周尺寸始終大於另一端開口的圓周尺寸，使得氣體能夠無阻礙地從一端開口流入，從另一端開口流出。貫通式錐形空腔結構的構成材料是醋酸纖維絲束，或乳纖絲束，或丙纖絲束等。如圖1所示。

所述的複合濾棒，以貫通式錐形空腔結構作為基本組裝單元，與各種功能性濾棒段搭配或不搭配；或者，將兩個或兩個以上的基本組裝單元組合在一起後，再與各種功能性濾棒段搭配或不搭配，均能夠衍生出樣式和功能豐富多樣的複合濾棒，並應用在捲菸煙支上。如圖2、8、10所示。

所述的一種含有貫通式錐形空腔結構的複合濾棒製作方法，所述的貫通式錐形空腔結構的複合濾棒製作方法，包括以下步驟：s1、使用活塞頻動法，製作得到一段貫通式錐形空腔結構，作為一個基本組裝單元備用；s2、使用一個或數個基本組裝單元，與各種功能性濾棒段搭配或不搭配後，製作得到複合濾棒；s3、再配合接裝紙、捲菸紙、菸絲的使用，製作得到一支完整的煙支。如圖8、9、10、11所示。

所述的活塞頻動法，包括以下步驟：s1、噴塗了增塑劑的絲束，從固化器大開口端進入，從小開口端輸出，如圖6、7所示。固化器的外觀形狀類似漏鬥，如圖4、5所示；s2、固化器的中軸線上設置有位置固定不變的長杆，活塞嵌套在長杆上做往復運動，如圖4、5所示，並通過其往復運動的特定軌跡和頻次，控制貫通式錐形空腔結構中空腔的長度和位置，如圖6、7所示；或者將長杆和活塞固化為一個整體後進行往復運動，通過其往復運動的特定軌跡和頻次，控制貫通式錐形空腔結構中空腔的長度和位置；s3、在固化器的小開口段處，使用或不使用成型紙包裹貫通式錐形空腔結構；s4、按照所需長度分切貫通式錐形空腔結構，即製作得到一個基本組裝單元備用，如圖1、2、3所示。

所述的活塞的往復運動，是通過不同方向電磁力驅動方式，或者機械傳動方式，或者以壓縮空氣和空氣負壓相互配合等方式來實現的，如圖4、5所示。其中優選不同方向電磁力驅動方式。如圖6、7所示。

所述的貫通式錐形空腔結構的構成材料是醋酸纖維絲束，或乳纖絲束，或丙纖絲束，或聚丙烯，或聚丙乙烯等，其中優選醋酸纖維絲束，或乳纖絲束，或丙纖絲束。

所述功能性濾棒段，包括顆粒濾棒段，或溫致相變凝膠濾棒段，或現有技術的其他功能性濾棒段。其中所述溫致相變凝膠濾棒段的凝膠，在相變溫度(45-50℃)以由上固態轉變為液態，緩釋出致香成分，遷移到主流煙氣中，並在貫通式錐形空腔結構中充分匯集，大幅提高致香成分的濃度，如圖8、10所示。

實施例1

步驟一，設定相關參數：貫通式錐形空腔結構的規格參數：長度l(小開口端長a+錐形長b+大開口段d)＝15(3+9+3)mm，小開口端直徑r1＝2mm，大開口端直徑r2＝5mm，貫通式錐形空腔結構的外輪廓直徑r＝7.73mm，如圖1所示；長杆的直徑＝小開口端直徑r1＝2mm，活塞長度＝1/2錐形長b＝4.5mm，活塞的最大直徑≤大開口端直徑r2，如圖6、7所示；乳酸纖維絲束移動速度v＝200m/min，移動方向c，如圖所示6、7。

步驟二，一次完整的往復運動，共包含三個階段，分別是活塞停留在b工位階段(移動位移0mm)、活塞從b工位移動到a工位階段(移動位移9mm)、活塞從a工位移動到b工位階段(移動位移9mm)，其中各個階段對應的完成時間分別是t1、t2、t3；往復運動各個階段對應的所需時間，是依照數學模型以及步驟一所設定的相關參數來計算的，如t1＝2×小開口端長a÷乳酸纖維絲束移動速度v＝2×6÷200×0.06＝18×10-4s，t2＝錐形長b÷乳酸纖維絲束移動速度v＝9÷200×0.06＝27×10-4s，t3＝錐形長b÷(2×乳酸纖維絲束移動速度v)＝9÷400×0.06＝13.5×10-4s，如圖6、7所示。由此計算得到單位時間內，往復運動的頻次：60/(t1+t2+t3)＝60/(18×10-4+27×10-4+13.5×10-4)＝10256.4次每min。

步驟三，噴塗了增塑劑的乳酸纖維絲束，從固化器大開口端進入，從小開口端輸出，如圖6、7所示。固化器的外觀形狀類似漏鬥，如圖4、5所示。

步驟四，固化器的中軸線上設置有位置固定不變的長杆，其直徑為2mm，活塞嵌套在長杆上，以壓縮空氣和空氣負壓作為動力，進行往復運動，如圖4、5所示，並且往復運動三個階段的完成時間和移動位移，以及往復運動的頻次，完全依照步驟二的計算結果執行，如圖6、7所示；

步驟四、在固化器的小開口段處，使用成型紙包裹貫通式錐形空腔結構，如圖3所示；

步驟五，按照30mm長度的設計要求，分切貫通式錐形空腔結構，即製作得到兩個基本組裝單元備用，如圖2所示。

步驟六，使用兩個基本組裝單元，與長度為5mm的溫致相變凝膠濾棒段搭配後，製作得到總長35mm的複合濾棒，如圖8所示；

步驟七，配合接裝紙、捲菸紙、菸絲的使用，製作得到一支完整的煙支，如圖8、9所示。

實施例2

步驟一，設定相關參數：貫通式錐形空腔結構的規格參數：長度l(小開口端長a+錐形長b+大開口段d)＝20(5+10+5)mm，小開口端直徑r1＝2mm，大開口端直徑r2＝5mm，貫通式錐形空腔結構的外輪廓直徑r＝7.73mm，如圖1所示；長杆的直徑＝小開口端直徑r1＝2mm，活塞長度＝1/2錐形長b＝4.5mm，活塞的最大直徑≤大開口端直徑r2，如圖6、7所示；醋酸纖維絲束移動速度v＝100m/min，移動方向c，如圖所示6、7。

步驟二，一次完整的往復運動，共包含三個階段，分別是活塞停留在b工位階段(移動位移0mm)、活塞從b工位移動到a工位階段(移動位移10mm)、活塞從a工位移動到b工位階段(移動位移10mm)，其中各個階段對應的完成時間分別是t1、t2、t3；往復運動各個階段對應的所需時間，是依照數學模型以及步驟一所設定的相關參數來計算的，如t1＝2×小開口端長a÷醋酸纖維絲束移動速度v＝2×5÷100×0.06＝60×10-4s，t2＝錐形長b÷醋酸纖維絲束移動速度v＝10÷100×0.06＝60×10-4s，t3＝錐形長b÷(2×醋酸纖維絲束移動速度v)＝10÷200×0.06＝30×10-4s，如圖6、7所示。由此計算得到單位時間內，往復運動的頻次：60/(t1+t2+t3)＝60/(60×10-4+60×10-4+30×10-4)＝4000次每min。

步驟三，噴塗了增塑劑的醋酸纖維絲束，從固化器大開口端進入，從小開口端輸出，如圖6、7所示。固化器的外觀形狀類似漏鬥，如圖4、5所示。

步驟四，固化器的中軸線上設置有位置固定不變的長杆，其直徑為2mm，活塞嵌套在長杆上，以不同方向的電磁力作為動力，進行往復運動，如圖4、5所示，並且往復運動三個階段的完成時間和移動位移，以及往復運動的頻次，完全依照步驟二的計算結果執行，如圖6、7所示；

步驟四、在固化器的小開口段處，不使用成型紙包裹貫通式錐形空腔結構，如圖6、7所示；

步驟五，按照20mm長度的設計要求，分切貫通式錐形空腔結構，即製作得到一個基本組裝單元備用，如圖1所示。

步驟六，使用一個基本組裝單元，與長度為10mm的顆粒濾棒段搭配後，製作得到總長30mm的複合濾棒，如圖10所示；

步驟七，配合接裝紙、捲菸紙、菸絲的使用，製作得到一支完整的煙支，如圖10、11所示。

實驗例

採用將實施例1-2中製備得到的貫通式錐形空腔結構及其複合濾棒，分別應用於捲菸煙支。

1)採用實施例1-2製備得到的貫通式錐形空腔結構及其複合濾棒，分別應用於捲菸煙支。

2)採用常規普通醋酸纖維絲束製備的濾棒，應用於捲菸煙支後作為空白對照1。

在所用菸絲、接裝紙、捲菸紙完全相同的情況下，將本實施例中樣品用於捲菸煙支，與使用普通醋酸纖維絲束濾棒的捲菸煙支，依照國標gb5606.4(感官技術要求)，進行感官質量評價，並比對其感官評價結果，見下表1：

表1：感官質量評價對比結果

結論：實施例1、2在香氣、諧調、餘味方面，均比空白對照1有了明顯提升，同時有效降低了捲菸煙支的刺激性，應用前景廣闊。其中實施例2在香氣、諧調、餘味方面的改善和提升更為顯著，應用前景十分廣闊。

當然，以上只是本發明的典型實例，除此之外，本發明還可以有其它多種具體實施方式，凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求保護的範圍之內。