一种降温过滤材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于功能材料领域，尤其涉及一种降温过滤材料及其制备方法与应用。
背景技术
随着全球控烟运动的加速推进，烟草产业进入了寻求变革和突破的新时期，进而也推动和加速了新型烟草制品的发展。加热不燃烧卷烟是新型烟草制品的重要组成部分，它具有低温加热(500℃以下)非燃烧；烟气提供烟碱，能满足消费者的生理需要；且相比于传统卷烟，加热不燃烧卷烟烟气中大多数有害成分的降幅在90％以上，由于具备以上优点，加热不燃烧卷烟越来越受到市场的欢迎，也逐渐成为研究的热点。然而，加热不燃烧卷烟作为一个新兴事物，还存在很多需要改进、完善、提升的空间。目前加热非燃烧卷烟的主流加热方式为电加热，由于要将烟支插入加热器具使用，加热不燃烧卷烟烟支长度普遍较短，烟气降温时间和距离有限，容易导致烟气过热，热刺感强，烟气量少的问题，严重影响了抽吸体验。
目前主流的加热非燃烧卷烟大多采用四段式结构，依次包括：发烟芯材段、中空支撑单元、降温段和过滤段。目前，市场中主流的加热不燃烧卷烟采用聚乳酸(PLA)薄膜作为烟气的降温材料，仍然采用传统卷烟所用的醋酸纤维素作为过滤材料，并通过减少滤材长度，降低过滤性能。现有的聚乳酸降温材料主要存在以下三个问题：由于聚乳酸较脆，耐折叠性能有限，聚乳酸薄膜在折叠卷制的过程中有断裂；作为降温材料，吸热后作为相变材料收缩塌陷、黏连并堵住烟气通道，影响抽吸体验；由于烟支长度限制，降温材料的长度空间有限，降温能力受限。传统卷烟，由于八九百度的高温燃烧，产生大量的焦油，需要截留比较好的过滤材料，经过几十年的发展，醋酸纤维素由于其较好的过滤效率，成为最主流的滤嘴过滤材料。相比传统卷烟，由于加热不燃烧卷烟的卷烟加热温度通常在500℃以下，产生的烟气多种有害成分已经大量降低，但与此同时，产生的香味成分和烟碱也相比传统燃烧型卷烟减少，虽然降低滤嘴的长度可以有效降低一部分过滤性能，但由于醋酸纤维素良好的截留过滤性能，还是降低了烟气的香味饱和度，影响了抽吸体验。
因此，开发一种新型加热不燃烧卷烟的降温过滤材料，甚至改进烟支结构，使得材料能够延长降温段，降低对烟气的过滤截留作用，同时能够降低烟支的生产成本，是人们所希望的。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种降温过滤材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的降温过滤材料。
本发明的再一目的在于提供上述降温过滤材料在加热不燃烧卷烟中的应用。
为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：
一种降温过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将植物纤维分散液与聚乳酸(PLA)纤维分散液混合均匀后进行抄造，得到植物纤维/PLA纤维复合降温过滤纸张；
(2)将步骤(1)得到的植物纤维/PLA纤维复合降温过滤纸张进行压光，得到降温过滤材料。
步骤(1)中所述的植物纤维分散液的打浆度优选为16°SR～70°SR；更优选为35°SR～48°SR。
所述的植物纤维分散液优选通过如下步骤得到：将植物纤维打浆，然后搅拌分散，得到植物纤维分散液。
所述的植物纤维为各类植物纤维的漂白浆或未漂浆；包括针叶木浆、阔叶木浆、棉浆、麻浆、竹浆等植物纤维的漂白浆或未漂浆；优选为漂白针叶木浆、漂白麻浆、漂白竹浆或漂白阔叶木浆。
步骤(1)中所述的PLA纤维分散液优选通过如下步骤得到：将PLA纤维搅拌分散，得到PLA纤维分散液。
所述的PLA纤维优选为采用聚乳酸所制得的纤维或聚乳酸改性产品所制得的纤维。
所述的PLA纤维的长度优选为0.5mm～8mm；更优选为3mm～6mm。
步骤(1)中所述的植物纤维分散液和PLA纤维分散液的质量比(绝干质量)优选为1:9～9:1；更优选为2:8～5:5。
步骤(1)中所述的抄造优选为按30～300g/m2的定量进行抄造。
所述的抄造的方法优选为采用长网纸机、斜网纸机或圆网纸机进行抄造。
步骤(2)中所述的压光的具体条件优选为：压光温度为50℃～400℃，压光线压力为50～450kN/m；更优选为：压光温度为220℃～320℃，压光线压力为250～300kN/m。
一种降温过滤材料，通过上述制备方法得到。
所述的降温过滤材料在加热不燃烧卷烟中的应用。
所述的加热不燃烧卷烟优选为三段结构的加热不燃烧卷烟。
一种三段结构的加热不燃烧卷烟，包括依次连接的发烟芯材1、中空支撑单元2和降温过滤段3；所述的中空支撑单元2和所述的降温过滤段3通过成型纸包裹形成嘴棒；所述的发烟芯材1和所述的嘴棒通过接装纸形成加热不燃烧卷烟；所述的降温过滤段3的材料优选为上述的降温过滤材料。
所述的加热不燃烧卷烟的直径优选为5.5～7mm。
所述的发烟芯材的长度优选为12～14mm。
所述的中空支撑单元的长度优选为10～12mm。
所述的降温过滤段的长度优选为22～24mm。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明制备的降温过滤材料充分利用了植物纤维良好的耐折性能，耐高温性能，为复合材料提供了支撑性，改善了由于聚乳酸较脆，耐折叠性能有限，使得聚乳酸薄膜在折叠卷制的过程的断裂问题，以及聚乳酸作为降温材料，吸热后作为相变材料收缩塌陷并堵住烟气通道的问题。
(2)与传统醋酸纤维素和纸张滤嘴相比，本发明采用的植物纤维的吸附截留作用产生的过滤效果---过滤性能降低，更适用于烟气产生量更小的加热不燃烧卷烟，有利于提升烟气的香味饱和度，提升抽吸体验。
(3)本发明提供的降温过滤材料将降温段与过滤段合并为一段，设计的三段结构的加热不燃烧卷烟，具有更长的降温段，更好的降温效果，能够更好的满足降温需求。
(4)本发明在降温段采用价格更低的植物纤维替代部分聚乳酸纤维、在过滤段采用植物纤维/PLA纤维替代醋酸纤维素以及将降温段过滤段合并的方式，能较大的降低生产成本，简化生产工艺。
附图说明
图1为本发明的三段结构的加热不燃烧卷烟的结构示意图；其中，1为发烟芯材；2为中空支撑单元；3为降温过滤段。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)将漂白针叶木浆用PFI打浆机将其打浆，得到打浆度为40°SR的漂白针叶木浆，然后搅拌分散，得到漂白针叶木浆分散液；
(2)将纤维长度为6mm的PLA纤维(美国NatureWorks)搅拌分散，得到PLA纤维分散液；
(3)将步骤(1)得到的漂白针叶木浆分散液与步骤(2)得到的PLA纤维分散液按5:5(绝干质量)的比例混合均匀后在长网纸机上进行抄造成定量为30g/m2的纸张，得到针叶木浆/PLA纤维复合降温过滤纸张；
(4)采用压光机对步骤(3)得到的针叶木浆/PLA纤维复合降温过滤纸张压光(压光温度为320℃，压光线压力：300kN/m)，得到针叶木浆/PLA纤维复合降温过滤材料。
实施例2
(1)将漂白麻浆用PFI打浆机将其打浆，得到打浆度为45°SR的漂白麻浆，然后搅拌分散，得到漂白麻浆分散液；
(2)将纤维长度为4mm的PLA纤维(美国NatureWorks)搅拌分散，得到PLA纤维分散液；
(3)将步骤(1)得到的漂白麻浆分散液与步骤(2)得到的PLA纤维分散液按4:6(绝干质量)的比例混合均匀后在长网纸机上进行抄造成定量为120g/m2的纸张，得到麻浆/PLA纤维复合降温过滤纸张；
(4)采用压光机对步骤(3)得到的麻浆/PLA纤维复合降温过滤纸张压光(压光温度为280℃，压光线压力：280kN/m)，得到麻浆/PLA纤维复合降温过滤材料。
实施例3
(1)将漂白竹浆用PFI打浆机将其打浆，得到打浆度为48°SR的漂白竹浆，然后搅拌分散，得到漂白竹浆分散液；
(2)将纤维长度为5mm的PLA纤维(美国NatureWorks)搅拌分散，得到PLA纤维分散液；
(3)将步骤(1)得到的漂白竹浆分散液与步骤(2)得到的PLA纤维分散液按3:7(绝干质量)的比例混合均匀后在长网纸机上进行抄造成定量为240g/m2的纸张，得到竹浆/PLA纤维复合降温过滤纸张；
(4)采用压光机对步骤(3)得到的竹浆/PLA纤维复合降温过滤纸张压光(压光温度为250℃，压光线压力：260kN/m)，得到竹浆/PLA纤维复合降温过滤材料。
实施例4
(1)将漂白阔叶木浆用PFI打浆机将其打浆，得到打浆度为35°SR的漂白阔叶木浆，然后搅拌分散，得到漂白阔叶木浆分散液；
(2)将纤维长度为3mm的PLA纤维(美国NatureWorks)搅拌分散，得到PLA纤维分散液；
(3)将步骤(1)得到的漂白竹浆分散液与步骤(2)得到的PLA纤维分散液按2:8(绝干质量)的比例混合均匀后在长网纸机上进行抄造成定量为300g/m2的纸张，得到阔叶木浆/PLA纤维复合降温过滤纸张；
(4)采用压光机对步骤(3)得到的阔叶木浆/PLA纤维复合降温过滤纸张压光(压光温度为220℃，压光线压力：250kN/m)，得到阔叶木浆/PLA纤维复合降温过滤材料。
效果实施例
将实施例1～4制备得到的植物纤维/PLA纤维复合降温过滤材料分别折叠制成直径为6mm、长度为23mm的圆柱形降温过滤段3，然后通过成型纸将直径为6mm、长度为11mm的中空支撑单元2和直径为6mm、长度为23mm的降温过滤段3包裹形成嘴棒，通过接装纸将直径为6mm、长度为13mm的发烟芯材1和嘴棒形成加热不燃烧卷烟，即如图1所示的三段式结构的加热不燃烧卷烟。
点燃上述制备的加热不燃烧卷烟，用Testo735-2高精度多通道温度测量仪及Omega测温线TT-J-36-SLE-1000检测降温过滤段两端的温度，记录相关温度差值(温度降低的数值)，即为降温效果，结果如表1所示。
表1实施例1～4得到的降温过滤材料在加热不燃烧卷烟中的降温效果
采用实施例1～4得到的植物纤维/PLA纤维复合降温过滤材料制备得到三段式结构的加热不燃烧卷烟，能很好的降低烟气温度，降温效果在65℃以上，降温效果良好，使得烟气进入口腔时的温度在50℃左右，并且降温过滤材料的物理性能稳定，气溶胶通过的过程中不容易发生黏连和塌陷，始终保持纵向通道通畅，保持烟气顺畅流通，且烟气的香味饱和度高，有效提高使用者的抽吸体验感。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
