CN105533800B

CN105533800B - 一种卷烟用含能材料及低温加热型卷烟

Info

Publication number: CN105533800B
Application number: CN201510895813.6A
Authority: CN
Inventors: 周顺; 宁敏; 王孝峰; 徐迎波; 郭耸; 何庆; 张亚平; 佘世科; 田振峰; 陈开波; 汪华; 谢映松
Original assignee: China Tobacco Anhui Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Anhui Industrial Co Ltd
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2019-04-30
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: CN105533800A

Abstract

本发明公开了一种卷烟用含能材料及低温加热型卷烟，其中卷烟用含能材料由以下质量分数的原料混合加工而成：氧化剂40～55％，可燃剂25～35％，粘合剂5～20％，其它助剂3.5～20％；本发明低温加热型卷烟的热源区(1)内设置一五角星状铜质桶(13)，所述五角星状铜质桶(13)的五角与隔热陶瓷套管(5)的管壁相接，在所述五角星状铜质桶(13)内装填含能材料(10)。本发明含能材料较易引燃，燃烧温度和速度可控，且其燃烧后释放热量只通过传导和辐射的方式有效传递给空气，所形成的热空气流向并加热气溶胶发生剂和烟丝，产生烟气。

Description

一种卷烟用含能材料及低温加热型卷烟

技术领域

本发明涉及一种卷烟用含能材料及低温加热型卷烟，属于新型烟草制品领域。

背景技术

低温加热型卷烟一般是通过加热不燃烧烟草的方式将满足感和烟草香味传递给消费者，其外观与消费方式上也与传统卷烟相似，在一定程度上适应和满足了消费者的生理需要和心理需求。这种“加热不燃烧”的方式，使烟草只在较低的温度下(理想温度区间300-500℃)被加热，避免了烟草燃烧时高温环境导致的大量有害化合物生成，而且由于基本没有侧流烟气，不会产生二手烟气，不会对公共环境产生影响，在一定程度上缓解了吸烟和公共场所禁烟的矛盾。

低温加热型卷烟的实现一般是将烟草与热源在物理上分离，因此，热源的设计是其核心。目前，低温卷烟加热技术根据加热原理不同分为：电加热、燃料加热和理化加热等三种。电加热是目前主流专利技术，研究最广泛、专利数量最多，但该技术存在电加热结构复杂笨重、成本高、需更换电池等缺点。理化加热也存在反应温度难于控制问题，技术实现难度大。而燃料加热技术结构简单、造价低廉，技术难度相对较低。因此，燃料加热技术正成为电加热技术的良好补充，逐步受到重视。燃料加热技术主要采用气态、液态、固态燃料燃烧给烟芯材料加热，燃料尤以固态形式居多，主要即是碳质热源，其专利占到了燃料加热型低温卷烟制品专利总数的66.7％。碳质热源材料虽然因具有安全稳定、快捷高效、价格低廉等优点，已成为低温卷烟的主要热源之一，但目前，其仍然存在CO释放量过高、难点燃、易脱落、易引燃烟丝等问题。虽然通过配方组成变动、物理结构设计以及加工工艺调整可以解决一些问题，但同时也会带来新问题，如专利101098635B、CN1039711A、CN1100453A等加入微纳米材料降低了CO释放量，但却带来了对低温卷烟的安全性的信赖问题；专利CN102458165A、US4881556、CN101420876A、CN89104936.3、CN1100453A和CN103263084A等通过设置多个纵向通到增加了碳质热源材料的表面积，提高了燃烧充分性和引燃性，但给加工带了困难和挑战；专利CN102458165A、US4714082及CN1886069A等通过利用玻璃纤维等绝热材料包裹碳质热源，避免了易脱落的问题，但玻璃纤维在包装运输等过程中难免会脱落被吸附到滤嘴那一侧，使吸烟者可能把玻璃纤维吸入体内，危害健康。另外，虽然碳质热源与烟草不直接接触，但碳质热源燃烧产生的高温气流(大于800℃)存在引燃烟丝的可能性，而烟丝一旦燃烧，就会释放大量有害成分。因此，希望找到一种新型热源材料来替代碳质热源材料，以从根本上解决CO生产量过高、难点燃、热源易脱落等问题。还希望这种新型热源材料可以在低温下燃烧(400-800℃)，从而彻底避免烟丝被引燃的问题。

发明内容

为克服现有燃料加热型热源材料上述缺陷，本发明提供了一种卷烟用含能材料及低温加热型卷烟，具有易引燃、低燃温、可稳定燃烧、无CO释放、不脱落的优点。

本发明卷烟用含能材料，由以下质量分数的原料混合加工而成：

所述氧化剂包括过氯酸钾、高氯酸钾、氯酸钠、高氯酸钠、氯酸铵、高氯酸铵、铬酸钾、重铬酸钾、硝酸钾、硝酸钠、硝化纤维素、硝化甘油、季戊四醇四硝酸酯、三硝基甲苯、黑索金、八硝基立方烷、环四亚甲基四硝铵、叠氮化银、叠氮化钠、三氨基胍叠氮化物、聚叠氮缩水甘油醚、过氧化钡、过氧化锶、过氧化铅、氧化铁、四氧化三铁、二氧化锰、氧化铜等中的一种或多种。

所述可燃剂包括锆、镁、铝、锌、镁铝合金、镁硅合金、硅铝合金、硅铁合金、磷、碳、硅化钙、聚乙烯蜡、聚乙烯粉、木粉、焦炭粉、木炭粉、炭黑、活性炭粉、乳糖、淀粉、三乙基铝、硬脂酸镁等、硬脂酸钙、油酸锌、氢化锂、氢化铍、氢化锆等中的一种或多种。

所述粘合剂包括虫胶、松香、松脂酸盐、酚醛树脂、环氧树脂、干性油、蓖麻油、硬脂、蜂蜡、石蜡、糊精、瓜尔胶、海藻酸钠、果胶、阿拉伯胶和乙基纤维素等中的一种或多种。

所述其它助剂包括催化剂，可为氧化铜、氧化铁、己二酸铜、二茂铁及其衍生物等中的一种或多种，用以调节含能材料的燃烧速率，用量为0.5～2％。

所述其它助剂还包括钝感剂，可为石墨、硅藻土、凸凹棒、沸石、云母、水滑石、蒙脱土、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、石蜡、樟脑等，用以降低含能材料的感度，用量为2～15％。

所述其它助剂还包括增塑剂，可为卵磷脂、苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛脂、甘油三醋酸酯、乙酸乙酯、乙醇、硝化甘油、硝化二乙二醇、硝化三乙二醇、丁三醇三硝酸酯等，用以调节含能材料的加工性能，用量为1～3％。

以上各原料用量符合零氧平衡原则。

所述含能材料燃烧温度为400～800℃。

所述含能材料燃烧速率为0.5～20mm/min。

所述含能材料燃烧热释放量为10～25KJ/g。

本发明低温加热型卷烟，由隔热陶瓷套管5以及置于隔热陶瓷套管5内从左至右依次相连的热源区1、气溶胶发生区2、香味发生区3、烟嘴区4组成。

所述热源区1内设置一五角星状铜质桶13，所述五角星状铜质桶13的五角与隔热陶瓷套管5的管壁相接，在所述五角星状铜质桶13内装填含能材料10。

所述五角星状铜质桶13的左端面上有一凸起开孔12，开孔12的凸起高度为0.3～0.8mm，开孔12的内径为0.2～0.5mm，开孔12的壁厚与五角星状铜质桶13的壁厚相同。在所述隔热陶瓷套管5左端面设置一圆孔15，圆孔15的尺寸和位置与所述五角星状铜质桶13左端面上凸起的开孔12的尺寸和位置相匹配。

所述五角星状铜质桶13壁厚为0.1～0.5mm，外接圆直径为4.5～8mm，内接圆直径为2～4mm，五角星状铜质桶13的长度与热源区1的长度相等。

所述五角星状铜质桶13与所述隔热陶瓷套管5之间的空隙为空气加热通道14，卷烟抽吸时，空气从均布于所述隔热陶瓷套管5左端的五个空气入口11进入空气加热通道14，并被含能材料10燃烧释放的热量以传导和辐射的形式有效加热。

所述气溶胶发生区2中装填气溶胶发生剂20，所述气溶胶发生剂20为吸附了甘油的沸石；所述香味发生区3内装填烟丝和香料。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明含能基热源具有低燃点、低燃温、可稳定燃烧的优点；

本发明的含能基热源无需外界空气参与便能自行燃烧释放热量，而且含能材料的燃烧释放热量以传导和辐射的形式有效传递给流过热源周围的空气，从根本上避免了碳质热源CO生成量过高的问题；

本发明的含能材料装填在五角星状铜质桶内，且卷烟的各个部分利用隔热陶瓷套管连接，不会产生碳质热源燃烧时塌缩脱落的问题。

附图说明

图1是低温加热型卷烟的结构示意图。

图2是本发明烟支前端面左视图。

图3是本发明空气入口处烟支剖面左视图。

图4是本发明热源区纵向剖面图。

图中标号：1为热源区、2为气溶胶发生区、3为香味发生区、4为烟嘴区、5为隔热陶瓷套管、10为含能材料、11为空气入口、12为凸起的开孔、13为五角星状铜质桶、14为空气加热通道、15为隔热陶瓷套管5左端面圆孔、20为气溶胶发生剂、30为香味发生剂、40为滤嘴。

具体实施方式

比较例1

作为比较例1，来自于日本烟草产业株式会社的专利CN 10142876A中实施例1，其热源为碳质热源。

实施例1：

本实施例中含能材料由以下质量分数的原料混合加工而成：45％硝酸钾、30％木炭粉、14％瓜尔胶、2％氧化铁、7％石墨、2％卵磷脂。

所述含能材料的燃烧温度约为600℃。

所述含能材料的燃烧速率在1.5mm/min。

所述含能材料的燃烧热释放量在15KJ/g。

参见图1、图2、图3和图4，本实施例中含有上述含能材料的低温加热型卷烟由隔热陶瓷套管5以及置于隔热陶瓷套管5内从左至右依次相连的热源区1、气溶胶发生区2、香味发生区3、烟嘴区4组成。

所述五角星状铜质桶13的左端面上有一凸起开孔12，开孔12的凸起高度为0.4mm，开孔12的内径为0.3mm，开孔12的壁厚与五角星状铜质桶13的壁厚相同。在所述隔热陶瓷套管5左端面设置一圆孔15，圆孔15的尺寸和位置与所述五角星状铜质桶13左端面上凸起的开孔12的尺寸和位置相匹配。

所述五角星状铜质桶13壁厚为0.3mm，长度为35mm，外接圆直径为7.8mm，内接圆直径为4mm。

所述五角星状铜质桶13与所述隔热陶瓷套管5之间的空隙为空气加热通道14，卷烟抽吸时，空气从均布于所述隔热陶瓷套管5左端的五个空气入口11进入空气加热通道14，并被含能材料10燃烧释放的热量以传导和辐射的形式有效加热；

实施例2：

本实施例中含能材料由以下质量分数的原料混合加工而成：55％硝化甘油、30％果胶、2％氧化铜、10％硅藻土、3％卵磷脂。

所述含能材料的燃烧温度约为500℃。

所述含能材料的燃烧速率在1.0mm/min。

所述含能材料的燃烧热释放量在20KJ/g。

将比较例1、实施例1和实施例2制备的含能基热源加热的低温加热型卷烟进行点燃性和烟气评价，结果见表1。

点燃性评价方法：

利用电动点火器进行在2秒/35ml的空气抽吸容量下，用打火机点燃并任意设定第一次烟团，在标准抽吸条件下(以35ml/2秒进行抽吸，然后，在58秒后再次抽吸)的第二次烟团，使整个热源的前端面燃烧，该热源整个前端面的燃烧即使在第二次以后的烟团也被联系观测到5次以上时，把第一次烟团的设定值作为做活时间。

烟气中总粒相物(TPM)和CO释放量的测试，采用吸烟机进行标准抽吸条件下测试而得。

表1各样品的着火时间、总粒相物(TPM)、CO和烟团次数

由表1可以看出，与碳质热源相比(比较例1)，含能基热源(实施例1和实施例2)极易点燃，且CO释放量大幅降低，同时烟气中总粒相物含量并没有明显降低，说明含能基热源可以在保证卷烟抽吸烟雾量的前提下，明显提高引燃性，并降低有害成分的释放量。

Claims

1.一种卷烟用含能材料，由以下质量分数的原料混合加工而成：

所述氧化剂包括过氯酸钾、高氯酸钾、氯酸钠、高氯酸钠、氯酸铵、高氯酸铵、铬酸钾、重铬酸钾、硝酸钾、硝酸钠、硝化纤维素、硝化甘油、季戊四醇四硝酸酯、三硝基甲苯、黑索金、八硝基立方烷、环四亚甲基四硝铵、叠氮化银、叠氮化钠、三氨基胍叠氮化物、聚叠氮缩水甘油醚、过氧化钡、过氧化锶、过氧化铅、氧化铁、四氧化三铁、二氧化锰、氧化铜中的一种或多种；

所述可燃剂包括锆、镁、铝、锌、镁铝合金、镁硅合金、硅铝合金、硅铁合金、磷、碳、硅化钙、聚乙烯蜡、聚乙烯粉、木粉、焦炭粉、木炭粉、炭黑、活性炭粉、乳糖、淀粉、三乙基铝、硬脂酸镁等、硬脂酸钙、油酸锌、氢化锂、氢化铍、氢化锆中的一种或多种；

所述粘合剂包括虫胶、松香、松脂酸盐、酚醛树脂、环氧树脂、干性油、蓖麻油、硬脂、蜂蜡、石蜡、糊精、瓜尔胶、海藻酸钠、果胶、阿拉伯胶和乙基纤维素中的一种或多种；

所述其它助剂包括催化剂、钝感剂和增塑剂；

所述催化剂为氧化铜、氧化铁、己二酸铜、二茂铁及其衍生物中的一种或多种，用量为0.5～2％；

所述钝感剂为石墨、硅藻土、凸凹棒、沸石、云母、水滑石、蒙脱土、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、石蜡、樟脑中的一种或多种，用量为2～15％；

所述增塑剂为卵磷脂、苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛脂、甘油三醋酸酯、乙酸乙酯、乙醇、硝化甘油、硝化二乙二醇、硝化三乙二醇、丁三醇三硝酸酯中的一种或多种，用量为1～3％；

所述含能材料燃烧温度为400～800℃，燃烧速率为0.5～20mm/min，燃烧热释放量为10～25KJ/g。

2.一种含有权利要求1所述的含能材料的低温加热型卷烟，由隔热陶瓷套管(5)以及置于隔热陶瓷套管(5)内从左至右依次相连的热源区(1)、气溶胶发生区(2)、香味发生区(3)、烟嘴区(4)组成，其特征在于：

所述热源区(1)内设置一五角星状铜质桶(13)，所述五角星状铜质桶(13)的五角与隔热陶瓷套管(5)的管壁相接，在所述五角星状铜质桶(13)内装填含能材料(10)；

所述五角星状铜质桶(13)的左端面上有一凸起开孔(12)；在所述隔热陶瓷套管(5)左端面设置一圆孔(15)，圆孔(15)的尺寸和位置与开孔(12)的尺寸和位置相匹配；

所述五角星状铜质桶(13)与所述隔热陶瓷套管(5)之间的空隙为空气加热通道(14)，卷烟抽吸时，空气从均布于所述隔热陶瓷套管(5)左端的五个空气入口(11)进入空气加热通道(14)，并被含能材料(10)燃烧释放的热量以传导和辐射的形式有效加热。

3.根据权利要求2所述的低温加热型卷烟，其特征在于：

开孔(12)的凸起高度为0.3～0.8mm，内径为0.2～0.5mm，开孔(12)的壁厚与五角星状铜质桶(13)的壁厚相同。

4.根据权利要求2所述的低温加热型卷烟，其特征在于：

所述五角星状铜质桶(13)壁厚为0.1～0.5mm，外接圆直径为4.5～8mm，内接圆直径为2～4mm，五角星状铜质桶(13)的长度与热源区(1)的长度相等。