用于卷烟的螺旋条带、其制备方法及应用与流程

本发明属于烟草制品生产，具体是一种用于卷烟的螺旋条带、其制备方法及应用。

背景技术：

1、在卷烟产品开发中，通过对卷烟嘴棒的设计优化是调控烟气关键指标如烟气释放量、温度、感官质量的重要手段之一。近期烟草领域的一个重要发展方向是将嘴棒设计与视觉效果结合起来，通过透明视窗展现嘴棒的内部结构，实现功能与视觉效果的完美结合，提高卷烟产品在客户群体中的认知度。

2、加热不燃烧卷烟通过加热烟具对烟弹以低于400℃的温度进行加热，使得烟草段释放烟气而本身不发生燃烧，减少了有害物质的释放。但加热卷烟存在一定缺陷，影响了其传播，如加热卷烟的烟气入口温度高，原因是其烟弹长度短，烟气中水分含量高，烟气在烟支中无法有效降温，水分入口冷凝释放热量，使得口腔灼痛，因此加热卷烟的烟弹产品需要额外添加降温段以冷却烟气。

3、加热卷烟目前降低烟气温度的措施基本分为添加降温材料和设计降温结构两种，其中降温材料多采用相变材料，最常用的相变材料为聚乳酸，利用聚乳酸高温由固态相转变为液态时吸收热量而自身温度保持不变的特性来降低烟气温度，目前已有成熟的商业应用，如菲莫公司的iqos产品，采用了折叠聚拢的聚乳酸薄片作为降温段，但折叠的聚乳酸薄片所形成的烟气通道直线贯通，容易被熔融的聚乳酸堵塞，造成烟气降温效率下降且吸阻提高，增加烟气截留，影响抽吸。

4、专利cn201721683861.x将聚乳酸薄片表面开孔，形成贯通的孔洞，改变了原有的折叠聚乳酸降温段单一的直线烟气通道，临近通道可由开孔进行烟气流通，但仍未解决聚乳酸薄片熔融粘连的温问题，只能在一定程度上进行缓解。

5、专利cn202010472589.0制备一种聚乳酸基降温材料，通过将聚乳酸与其他低熔点有机聚合物熔融共混制成颗粒、粉状等形式，降温效果显著，但仍会有熔融粘连的问题。

6、专利cn112890279a制备了一种由聚乳酸或聚乙二醇与金属材料热压后形成的薄片用作加热卷烟的降温段，金属材料提高了传热效率同时支撑结构不变形，但金属材料成本高，不利于大规模生产。

7、降低烟气温度也可以通过设计嘴棒异形结构降低高温烟气对烟气通道的影响，如陶瓷、高分子材料固件等方法，通过改变烟气通道，增加对流散热来加以实现。异性结构固件一般通过注塑工艺来实现，因为制造过程采用间歇式生产，因此生产成本高。

8、在传统燃烧型卷烟的滤嘴中，亦可通过使用异形结构材料如不同结构的固件达到改变烟气气流通道的目的，但是工艺要求高、生产成本高。因此，有必要设计开发一种卷烟滤嘴材料，既可以解决抽吸过程中遇高温嘴棒结构变化问题，又可以满足抽吸感官要求和生产成本低的产业化需求。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种可用于卷烟的螺旋条带、制备方法及应用，将螺旋条带卷制成滤棒应用于卷烟中使用，有着降温效果良好、吸阻小且抽吸前后吸阻变化小、烟气截留少、结构简单、用料节省等优点，制备方法成本低、流程简易，有利于工业化大规模生产。

2、本发明解决所述技术问题的技术方案是：

3、一种螺旋条带，可用于加热卷烟滤嘴的降温段，包括一层或多层片状结构，所述多个片状结构边缘含有规律排布的切口，通过其片材的中间位置相连，在加热的条件下扭曲，降温定型形成螺旋形结构，其中，相邻的所述片状板材以中间相连位置为原点扭转交错设置并形成立体的v型间隙。

4、可选地，片状材料至少包括一种热塑性材料，热变形温度大于50℃，优选地大于100℃。通过加热一定温度使热塑性材料软化，同时结合扭转形成螺旋条带，冷却到室温后定型。

5、可选地，所述热塑性材料为聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚缩醛、纤维素酯、纤维素醚、多糖基热塑性材料、其任意衍生物、其任何共聚物的一种或几种混合物；其中，聚烯烃包括乙烯基类、丙烯基类、烯烃类、苯乙烯类、丙烯酸酯类、含氟烯类，聚酯包括聚乳酸、聚碳酸酯、聚氨酯、聚羟基丁酸酯、聚-ε-己内酯、聚乙醇酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸环己二亚甲酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚羟基烷酸酯及它们的改性材料，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-马来酸类苯乙烯共聚物，纤维素酯包括乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、增塑纤维素塑料、丙酸纤维素、其任意衍生物，纤维素醚包括甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、苯基纤维素、其任意衍生物，多糖基热塑性材料包括淀粉基类、壳聚糖类、糖原类、杂多糖类热塑性材料及它们的改性材料。

6、可选地，热塑性材料为可降解聚乳酸。

7、可选地，片状材料可以为聚乳酸，天然纤维素及衍生物材料，包括但不限于纤维素酯、纤维素醚。

8、可选地，片材材料为单层不织物、织物、薄膜、片材、板材。其中，薄膜是指0.2mm厚度以下平面状塑料制品，0.2～0.7mm厚度的称为片材，而厚度大于0.7mm的称为板材。织物是由细小柔长的线状材料通过交叉、绕结、连接构成的平软片块物。不织物又称无纺材料，是没有经纬线，不需要经过纺纱织材料而形成的织物。

9、可选地，片材材料为多层材料，包括第一热塑性聚合物材料基层，和在基层的外部添加单层或多层第二聚合物材料。

10、可选地，第二聚合物材料为聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚缩醛、天然纤维素、再生纤维素、纤维素酯、纤维素醚、淀粉、壳聚糖、木质素、其他多糖材料、其任意衍生物、其任何共聚物的一种或几种混合物。第二种聚合物材料的软化温度或分解温度高于第一种聚合物的软化温度，以便在高温扭曲过程中起到支撑的作用。优选的第二种聚合物的软化温度或分解温度比第一种聚合物高10～120℃,更优选地高20～80℃。

11、可选的第二聚合物材料为薄膜，纤维网状材料如不织物(无纺材料)、织物。通过热压的方法与第一聚合物材料形成层间无间隙的复合片状材料。

12、可选地，片材可以为包含1种热塑性材料的单层薄膜或板状材料或织物，通过切割，加热扭曲，降温定型形成的具有立体v型间隙的螺旋结构。

13、可选的，片状结构具有一致的宽度(4-9mm)，通过加工形成直径一致的螺旋结构，直径对应的是所述螺旋结构形成的圆柱直径。片状结构的宽度也可以沿轴向变化，优选的是有规律的变化。通过加工定型后，产生具有一定直径周期的螺旋结构，改变烟气通道及视觉效果。

14、可选地，多层片状材料至少有一种为功能性材料。所述功能性材料提供不同的表面性能、吸附、降温或释香功能。所述功能性材料包括但不限于相变材料、甘油、丙二醇、香精、香料。

15、可选地，片材可以包括至少2种具有不同热变形温度的热塑性材料，具有较低热变形温度的热塑性材料主要提供螺旋结构定形、相变吸热降温，较高热变形材料提供结构支撑，在加热卷烟中作为降温段使用，遇高温烟气可以提供结构稳定性，降低对烟气的影响。

16、可选地，多层片状材料包含至少一层无纺材料，所述无纺材料具有复杂的纤维间孔隙，可以提供更多的烟气路径增加烟气降温或截留，可以负载功能添加剂如香精、香料、相变材料，进一步丰富改善烟气感官质量。

17、可选地，多层复合片状材料为聚乳酸无纺材料和醋酸纤维素无纺材料的复合材料，聚乳酸(熔融温度150-170℃)提供相变吸热、螺旋结构定形功能，醋酸纤维素(200℃以内无明显吸热熔融)发挥结构支撑功能，二者协同发挥结构稳定性。

18、本发明还提供一种螺旋条带的制备方法，包括：选材、剪切、加热、扭转和冷却定形。

19、选取片状材料作为螺旋条带，将其剪切成一定宽度的条带，可选地，宽度0.05-9mm，优选地1-8mm，更优选地4-8mm，厚度0.02-5mm，优选地，0.2-3mm，更优选地，0.2-1mm。可选地，所述片状材料的宽度也可以变化或呈一定的规律变化，即切口深度可以相同，也可以深度不一。

20、可选地，片材材料为多层无纺材料。可选地，片状材料由聚乳酸纤维材料基层和外层醋酸纤维无纺材料经热压复合组成。经热机械分析仪(tma-q400)检测热变形温度(gb/t1633-2000参数升温速度50℃/h，10n砝码)，聚乳酸的软化温度为60-100℃，熔融温度150-180℃。

21、可选地，片状材料由增塑的醋酸纤维膜、醋酸纤维片材或板材组成，热变形软化点温度为40℃到120℃之间。

22、在条带的两侧边缘向内剪切出一定倾角的切口，切口按照一定的剪切间隔与剪切深度分材料。可选地，切口间隔0.5-2mm，切口深度1-3mm，切口与边缘角度30-90°。片状板材的中间相连位置是连续的，不间断的，宽度等于螺旋条带宽度减去两侧的切口深度。

23、加热条带至片材材料软化，加热温度大于100℃，优选120-200℃，更优选地150-180℃。对条带施加扭转力，条带在扭转力和加热作用下产生扭转，产生所需螺距时，冷却并定型。可选地，施加在条带上的扭转力可以是在两侧施加相反的扭转力，可以在一侧施加扭转力。

24、可选地，螺旋条带的螺距为3-20mm。螺距：条带在切口、加热、扭转力共同作用下自身发生扭转，当条带边缘垂直于条带中心时，视为产生了一个扭转，单位长度内的扭转数视作螺旋数，螺距为单个螺旋对应的距离。

25、本发明还提供一种上述螺旋条带在卷烟及加热卷烟中的应用，应用于加热卷烟滤嘴，螺旋条带外部以成形纸包裹。

26、所述加热卷烟包括：发烟元件、降温元件，以及将发烟元件和降温元件包裹衔接的外层包装材料，所述降温元件位于所述发烟元件所产生的烟气流向的下游，所述降温元件包括所述螺旋条带和包裹材料。

27、所述螺旋条带在加热卷烟滤棒中的作用是形成螺旋形烟气通道，使得烟气在滤棒中的停留时间延长，有利于吸收烟气热量、降低烟气温度，同时螺旋形结构吸阻小，抽吸前后吸阻变化小，烟气截留低保证烟气风味，能有效改善抽吸体验。

28、与现有技术相比，本发明的优点在于：

29、1.本发明制备的螺旋条带，片状材料为醋酸纤维无纺材料和聚乳酸热塑性材料时，低温热塑性聚乳酸在烟气温度下熔融吸热降低烟气温度，包覆在两侧的醋酸纤维无纺材料起到了支撑形状、防止塌陷粘连的作用，使得抽吸前后吸阻稳定，提升了抽吸体验。

30、2.本发明制备的螺旋条带采用了剪切、扭转形成的螺旋形结构，构造出盘旋延伸的烟气通道(v型间隙)，条带边缘错开的锯齿对烟气也有一定的分隔作用，使得烟气在螺旋条带间的停留时间延长，提高了吸热效率，条带状也提高了烟气与降温段的接触面积。

31、3.本发明制备的螺旋条带结构简单、吸阻小，对烟气物质截留少，能有效保留烟气风味，避免烟味变淡。

32、4.本发明制备的螺旋条带制备工艺简洁，便于加工，所用材料安全无害、生产成本低，适合工业化生产。