关键词:
加热卷烟滤棒
醋酸纤维
笼状编织结构
降温性能
摘要:
加热卷烟是通过加热元件对烟丝或再造烟叶进行加热,经过低温裂解产生烟雾供消费者吸食的新型烟草制品,在国内外具有良好的发展趋势和研究前景,但加热卷烟存在入口烟气温度过高的问题,如何实现烟气快速降温是加热卷烟的研究重点之一。本课题以醋酸纤维(CA)、聚乙烯醇纤维(PVA)和涤纶纤维(PET)为原料,采用半溶和全溶两种工艺,设计和制备了笼状结构的编织管滤棒,并对滤棒的硬挺度、吸阻、降温等性能进行测试与分析。研究结果表明:
(1)为了延长并复杂化烟气流动路径,实现烟气降温,本课题首次设计了一种笼状编织结构,此结构为贯通式空腔,且管壁厚度与管径比大,呈厚壁圆筒状,管壁层纱线与纱线之间形成的孔隙的通道增加了烟气流动路径。为了使编织管硬度满足滤棒的要求,本课题创新性的设计了编织管半溶和全溶两种制备工艺,采用水溶/热熔纤维与基础纤维伴纺,再通过热水浸泡使水溶纤维半溶或全溶实现编织管管壁孔隙的变化,管壁上呈现出非均匀或均匀的孔隙通道,残留的水溶纤维和热熔纤维可使编织管固化定型。对滤棒厚径比、纱线细度、硬挺度等参数进行设计,为后续实验变量设计提供思路。
(2)本课题选用加热卷烟滤棒常用的CA纤维为基体,水溶纤维选用PVA纤维,热熔纤维选用PET纤维,各纤维原料的熔融温度均高于200℃,在高温烟气下不会发生熔融和热分解。编织管的制备工艺为并线、编织、浸泡、干燥,先将纤维长丝并线复合,并线机速度为100m/min,牵伸比1:1,编织机转速600r/min,锭数比16:16,浸泡工艺分为半溶和全溶,分别使用CA/PVA和CA/PVA/PET复合编织管,参数优化后半溶工艺的浸泡温度为73℃、78℃、80℃,全溶工艺浸泡温度为100℃并保温30mins,浸泡时分别填入4种不同直径的芯材,干燥后的编织管的厚径比为0.5左右,切割无脱散,硬挺度和圆整度满足滤棒降温段要求。
(3)本课题对半溶和全溶工艺制备编织管的烟气成分、吸阻、降温等性能进行测试和分析,应用SPSS软件对吸阻、降温性能的影响因素等进行分析。当选取相同细度CA长丝为基体时,半溶工艺中编织管浸泡后的PVA的残留率为26.5%~69%,孔隙率为64.7%~84.9%,硬挺度可高达22.21Mpa;全溶工艺中编织管浸泡后PVA残留率几乎为0,孔隙率无明显变化,硬挺度可高达12.9Mpa。本课题以市面上成熟的产业化产品聚乳酸(PLA)褶皱薄片降温段为对照样,编织管降温段抽吸后平均吸阻对比下降了56.1%,最高烟气温度对比下降了2.9℃。