一种烟用加香纸管及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及烟草制品技术领域，尤其涉及一种烟用加香纸管及其制备工艺。


背景技术：

2.在烟草行业中，降焦减害为目前的主要研究方向，目前比较成功的技术包括卷烟配方、滤嘴、膨胀烟丝、高透盘纸等，能够大大降低卷烟中的焦油以及有害成分，但是这些技术缺乏高度选择性，在降焦的同时也使口感变淡、香气流失。卷烟香吃味作为烟草品质的重要体现，需要对损失的香气进行弥补。通常会在烟用纸管或烟丝上负载香料，烟用纸管负载香料的主要方法是在纸管内壁涂覆香料，或者以胶囊的形式包覆香料，或者以多孔材料负载香料的形式填充在纸管空腔内。但是，在纸管内壁涂覆香料，香料容易散失，难以较长时间存放。以胶囊的形式包覆香料，或者以多孔材料负载香料的形式填充在纸管空腔内，其制备工艺复杂且会增大卷烟吸阻，影响消费者的使用体验。
3.公开号为cn202566274u的专利文件公开了这样一种过滤嘴加香香烟，包括烟支和过滤嘴，在所述过滤嘴的成型纸的两面涂覆有香料层，在成型纸的内外两面上各覆盖一层缓释膜，其中外缓释膜的外表面被过滤嘴的水松纸包裹。所述的加香缓释膜由聚乙烯醇喷洒在成型纸的表层形成的。然而，在烟草制品中，其常用的香料主要是潜香化合物，目前使用较广泛的烟用潜香化合物包括呋喃类、吡嗪类和酮类等，这些潜香化合物具有疏水性；而该申请中使用的加香缓释膜为聚乙烯醇薄膜，聚乙烯醇具有亲水性；这就使得聚乙烯醇缓释膜与香料层之间的亲和力低，导致聚乙烯醇缓释膜容易从香料层上脱落、无法再遮盖保护香料层，从而出现香料层易挥发、香气不持久的问题。此外，聚乙烯醇薄膜的气体阻透性好，容易造成在抽吸过程中、香气难以透发出来、影响抽吸感官质量的问题。
4.为了解决上述缓释膜易脱落的问题，本领域技术人员的常规操作是将聚乙烯醇膜的一部分或者全部替换为疏水性的薄膜。比如公开号为cn111802702a的专利文件公开的这样一种香味缓释材料，包括纸基材，以及复合在纸基材表面的聚合物层；所述的纸基材和/或聚合物层中包含有香精香料。聚合物层的聚合物为羟丙基甲基纤维素，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，羟丙基纤维素，甲基纤维素，乙基纤维素中的一种或多种组合。该申请中，如果采用单一组分的疏水性聚合物作为缓释膜，比如乙基纤维素，虽然可能解决缓释膜自剥离的问题，但是同时乙基纤维素薄膜的透气性较强，在非抽吸条件下，香料也容易透过乙基纤维素薄膜挥发掉。聚乙烯醇薄膜的气体阻透性好，但是如果将聚乙烯醇和乙基纤维素的简单混合物作为缓释膜，第一，两者不相混溶，难以有效混合均匀；第二，即使通过各种途径将两者混合，其得到的缓释膜也仅仅是相当于若干聚乙烯醇膜和若干乙基纤维素膜的简单拼接，在聚乙烯醇膜的部分依旧存在容易剥离的问题，在乙基纤维素膜的部分依旧存在香料容易挥发的问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决上述问题，提供一种烟用加香纸管及其制备工艺。
6.本发明解决问题的技术方案是，首先提供一种烟用加香纸管，所述烟用加香纸管由复合纸卷制而成，所述复合纸包括相互叠合的成型纸和加香纸，所述加香纸与所述成型纸之间沿加香纸到成型纸的方向依次设有香料层、覆膜层以及粘结层；所述覆膜层包括聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料；所述粘结层包括聚醋酸乙烯酯以及碳酸氢钙；所述聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料通过以下步骤制备：a.将固体乙基纤维素加入到醋酸乙烯酯、异氰脲酸三烯丙酯、偶氮二异丁腈的混合溶液中，待溶胀充分后过滤得到溶胀固体；b.将所述溶胀固体加入到含0.5-1.5%聚乙烯醇、2.5-3.5%氯化钠的水溶液中，升温至72-80℃，反应1.5-2.5h后过滤得到复合固体；c.将所述复合固体加入到氢氧化钠与甲醇的混合溶液中醇解12-16h后，洗涤干燥得到所述聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料。
7.本技术中，解决问题的思路是，首先通过聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料解决覆膜层与香料层之间的亲和力的问题，然后通过胶粘层解决覆膜层以及自身的透气性问题。
8.本技术中，这种聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料并不是聚乙烯醇和乙基纤维素的简单物理混合材料，而是属于一种互穿聚合物网络结构（ipn），是由聚乙烯醇和乙基纤维素通过网络的互相贯穿缠绕而形成的一种独特的聚合物共混物，并非分子水平上的相互贯穿，而是超分子水平上的相互贯穿。ipn虽然是一种较为成熟的理论手段，但是将其应用于聚乙烯醇和乙基纤维素的互容中、并用作缓释膜还未有相关研究报道。由于聚乙烯醇分子链上含有大量羟基，是很好的亲水基团，而乙基纤维素是典型的疏水性聚合物，这两者极性相反的聚合物难以直接实现互穿聚合，因此，本技术中，采用与乙基纤维素极性相近的聚醋酸乙烯酯，将聚醋酸乙烯酯与乙基纤维素互穿共聚，然后将疏水的聚醋酸乙烯酯网醇解得到亲水的聚乙烯醇网，疏水的乙基纤维素网依旧与转变后的聚乙烯醇网络互穿，从而得到一种兼具亲水性和疏水性、兼具聚乙烯醇和乙基纤维素性能的复合材料。由于这种网络互穿聚合是均匀的，得到的复合材料中的疏水性部分足以使得覆膜层不易剥离地附着在疏水性的香料层上。
9.同时为了解决乙基纤维素在非抽吸情况下透气的问题，本技术在覆膜层上增加了粘结层，一方面通过粘结层粘结成型纸，另一方面通过粘结层的、透气性差的聚醋酸乙烯酯薄膜将覆膜层全部覆盖，止挡了覆膜层乙基纤维素的透气。
10.以上解决了烟用加香纸管在非抽吸情况下透气的问题，但是在抽吸情况下，烟用加香纸反而应该具有良好的透气性，以使得香料层的香气可以透发出来提高抽吸感官质量。因此，本技术中，还在粘结层中加入了碳酸氢钙。作为本发明的优选，所述粘结层中，所述聚醋酸乙烯酯与所述碳酸氢钙的混合质量比为100：（3-8）。在传统思路中，碳酸氢钙是作为聚醋酸乙烯酯胶粘剂的填料加入的，本技术中，碳酸氢钙不仅可以作为填料以达到降低成本、提高固含量、提高粘度、降低渗透率的作用。更重要的，在本技术中，在抽吸情况下，卷烟中温度最低的滤嘴部分的温度都能达到60℃左右，在这个温度下，碳酸氢钙可以分解生成水和二氧化碳，此时，由于碳酸氢钙的分解，粘结层的膜会产生孔洞以帮助透气；同时生成的水能够润湿覆膜层，使得聚乙烯醇分子链上的羟基与水分子形成氢键，导致聚乙烯醇的聚集态结构发生变化，使聚乙烯醇的阻隔性大大下降，使得聚乙烯醇的透气率明显上升。再加之乙基纤维素本身就具有的良好透气性，以及粘接层的孔洞，香料层的香气可顺利地
透发出来，提高抽吸感官质量。
11.为了进一步提高该烟用加香纸管的感官质量，可以提高加香纸的香料负载量，可以在加香纸相对的两面均涂覆香料层，因此，作为本发明的优选，所述复合纸包括两张所述成型纸，两所述成型纸分别设置于所述加香纸相对的两面。
12.其中，在制备聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料时，醋酸乙烯酯、异氰脲酸三烯丙酯、偶氮二异丁腈为生成聚醋酸乙烯酯的原料，作为本发明的优选，所述醋酸乙烯酯、异氰脲酸三烯丙酯、偶氮二异丁腈的混合质量比为（7-10）：（20-30）：1。
13.为了得到交联度更高的网络，可以控制醋酸乙烯酯缓慢聚合，作为本发明的优选，步骤b中，将所述含0.5-1.5%聚乙烯醇、2.5-3.5%氯化钠的水溶液升温至35-45℃后，再加入所述溶胀固体。
14.作为本发明的优选，步骤b中，加入溶胀固体后，首先升温至60-68℃，保温5-7h；再升温至68-72℃，保温0.5-1.5h；最后升温至72-80℃，反应1.5-2.5h后过滤得到所述复合固体。
15.作为本发明的优选，步骤c中，所述氢氧化钠与甲醇的混合溶液中，氢氧化钠的摩尔浓度为0.8-1.2mol/l。
16.本发明的另一个目的是提供一种烟用加香纸管的制备工艺，包括以下步骤：s1.取加香纸和成型纸，将潜香化合物涂覆于所述加香纸表面，形成香料层；s2.将聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料加入到无水乙醇中溶胀得到成膜剂，将所述成膜剂涂覆于所述香料层上，形成覆膜层；s3.将碳酸氢钙加入聚醋酸乙烯酯乳液中，分散均匀后得到胶粘剂，将所述胶粘剂涂覆于所述覆膜层上或成型纸上，形成粘结层；s4.将成型纸和加香纸叠合，得到复合纸；s5.将所述复合纸卷制为纸管。
17.作为本发明的优选，所述成膜剂涂覆于所述加香纸的香料层上后，将所述加香纸加热使得无水乙醇挥发，使得聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料固化。
18.作为本发明的优选，步骤s5中，卷制时，所述复合纸的长度方向与卷轴的轴向方向之间呈非90
°
夹角。这就使得卷制时可以得到长度和厚度不断加长的螺旋纸管，一方面增加了烟用加香纸管的强度，另一方面可以实现连续卷纸操作。
19.作为本发明的优选，采用浸渍的方式涂覆潜香化合物或/和成膜剂。
20.本发明的有益效果：本技术中，覆膜层与香料层具有良好的亲和性、不易从香料层上剥离，且具有在非抽吸状态下透气性不强、保证香料经久不散，而在抽吸状态下透气性好、不会影响卷烟吸阻的特点，将其用于卷烟加香纸管中，能够提高卷烟存储时间和抽吸时的感官质量。
具体实施方式
21.以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
22.实施例1一种烟用加香纸管，通过以下步骤制备：
s1.取加香纸，于市面上购买l-薄荷醇作为潜香化合物， 将潜香化合物涂覆于加香纸的一面上，涂覆量为10g/m2，涂覆完毕后，常温风干，以在加香纸表面形成香料层。
23.s2.制备聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料：a.将醋酸乙烯酯、异氰脲酸三烯丙酯、偶氮二异丁腈按照8：15：1的质量比混合均匀得到混合溶液，将固体乙基纤维素加入到该混合溶液中，固液比为1g：5ml，静置2h后，过滤，得到溶胀固体。
24.b.配置含1%聚乙烯醇、3%氯化钠的水溶液，将溶胀固体加入到该溶液中，固液比为1g：5ml，然后升温至75℃，反应2h后过滤得到复合固体。
25.c.配置含1mol/l氢氧化钠的甲醇溶液，将复合固体加入到该溶液中，固液比为1g：5ml，于40℃下醇解14h后，洗涤干燥得到聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料。
26.将10g聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料加入到20g无水乙醇中溶胀得到成膜剂，将成膜剂涂覆于香料层上，涂覆量为5g/m2，涂覆完毕后，于80℃下风干，以形成覆膜层。
27.s3.于市面上购买聚醋酸乙烯酯乳液（即白乳胶），将聚醋酸乙烯酯乳液与碳酸氢钙按照混合质量比为100：5混合，并超声搅拌均匀得到胶粘剂。然后将胶粘剂涂覆于覆膜层，涂覆量为5g/m2，涂覆完毕后，不风干。
28.s4.立即将成型纸和加香纸涂覆有胶粘剂的一面叠合并辊压压紧，得到复合纸，然后风干，使得胶粘剂固化。
29.s5.将复合纸的一端加香纸所在的一面粘贴于卷轴上，复合纸的长度方向与卷轴的轴向方向之间呈45
°
夹角，然后转动卷轴，使得复合纸在转轴上螺旋卷制为纸管。
30.实施例2本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：加香纸相对的两面均依次涂覆潜香化合物、成膜剂和胶粘剂，潜香化合物在每面的涂覆量为5g/m2，成膜剂在每面的涂覆量为2.5g/m2，胶粘剂在每面的涂覆量为2.5g/m2。并于两胶粘层分别粘结成型纸。
31.实施例3本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：s2中的b步骤中，配置含1%聚乙烯醇、3%氯化钠的水溶液，将该水溶液升温至40℃后，再加入溶胀固体，固液比为1g：5ml，然后升温至75℃，反应2h后过滤得到复合固体。
32.实施例4本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：s2中的b步骤中，配置含1%聚乙烯醇、3%氯化钠的水溶液，将溶胀固体加入到该溶液中，固液比为1g：5ml。然后在1h内升温至65℃，保温6h；再升温至70℃，保温1h；最后升温至75℃，反应2h后过滤得到复合固体。
33.实施例5本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：s2中的b步骤中，配置含1%聚乙烯醇、3%氯化钠的水溶液，将该水溶液升温至40℃后，再加入溶胀固体，固液比为1g：5ml。然后在1h内升温至65℃，保温6h；再升温至70℃，保温1h；最后升温至75℃，反应5h后过滤得到复合固体。
34.实施例6
一种烟用加香纸管，通过以下步骤制备：s1.取加香纸，于市面上购买l-薄荷醇作为潜香化合物，将潜香化合物置于料池中，将加香纸浸渍于潜香化合物中30s后取出，使得加香纸经过刮刀，刮去多余的香料，然后常温风干，以在加香纸的两面分别形成香料层。
35.s2.制备聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料：a.将醋酸乙烯酯、异氰脲酸三烯丙酯、偶氮二异丁腈按照7：30：1的质量比混合均匀得到混合溶液，将固体乙基纤维素加入到该混合溶液中，固液比为1g：3ml，静置1h后，过滤，得到溶胀固体。
36.b. 配置含0.5%聚乙烯醇、3.5%氯化钠的水溶液，将该水溶液升温至35℃后，再加入溶胀固体，固液比为1g：3ml。然后在1h内升温至60℃，保温7h；再升温至68℃，保温1.5h；最后升温至72℃，反应2.5h后过滤得到复合固体。
37.c.配置含0.8mol/l氢氧化钠的甲醇溶液，将复合固体加入到该溶液中，固液比为1g：3ml，于35℃下醇解16h后，洗涤干燥得到聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料。
38.将10g聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料加入到20g无水乙醇中溶胀得到成膜剂，将成膜剂置于料池中，将加香纸浸渍于成膜剂中30s后取出，使得加香纸经过刮刀，刮去多余的成膜剂，然后于80℃下风干，以在加香纸的两面分别形成覆膜层。
39.s3.于市面上购买聚醋酸乙烯酯乳液（即白乳胶），将聚醋酸乙烯酯乳液与碳酸氢钙按照混合质量比为100：3混合，并超声搅拌均匀得到胶粘剂。取两成型纸，分别于两成型纸的一面涂覆胶粘剂，涂覆完毕后，不风干。
40.s4.立即将两成型纸分别置于加香纸的两侧，并使得成型纸涂覆有胶粘剂的一面靠近加香纸，然后辊压压紧，得到复合纸，然后风干，使得胶粘剂固化。
41.s5.将复合纸的一端粘贴于卷轴上，复合纸的长度方向与卷轴的轴向方向之间呈30
°
夹角，然后转动卷轴，使得复合纸在转轴上螺旋卷制为纸管。
42.实施例7一种烟用加香纸管，通过以下步骤制备：s1.取加香纸，于市面上购买l-薄荷醇作为潜香化合物，将潜香化合物置于料池中，将加香纸浸渍于潜香化合物中30s后取出，使得加香纸经过刮刀，刮去多余的香料，然后常温风干，以在加香纸的两面分别形成香料层。
43.s2.制备聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料：a.将醋酸乙烯酯、异氰脲酸三烯丙酯、偶氮二异丁腈按照10：20：1的质量比混合均匀得到混合溶液，将固体乙基纤维素加入到该混合溶液中，固液比为1g：8ml，静置5h后，过滤，得到溶胀固体。
44.b. 配置含1.5%聚乙烯醇、2.5%氯化钠的水溶液，将该水溶液升温至45℃后，再加入溶胀固体，固液比为1g：8ml。然后在1h内升温至68℃，保温5h；再升温至72℃，保温0.5h；最后升温至80℃，反应1.5h后过滤得到复合固体。
45.c.配置含1.2mol/l氢氧化钠的甲醇溶液，将复合固体加入到该溶液中，固液比为1g：8ml，于45℃下醇解12h后，洗涤干燥得到聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料。
46.将10g聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料加入到20g无水乙醇中溶胀得到成膜剂，将成膜剂置于料池中，将加香纸浸渍于成膜剂中30s后取出，使得加香纸经过刮刀，刮去多余
的成膜剂，然后于80℃下风干，以在加香纸的两面分别形成覆膜层。
47.s3.于市面上购买聚醋酸乙烯酯乳液（即白乳胶），将聚醋酸乙烯酯乳液与碳酸氢钙按照混合质量比为100：8混合，并超声搅拌均匀得到胶粘剂。将加香纸浸渍于胶粘剂中30s后取出，使得加香纸经过刮刀，刮去多余的胶粘剂，以在加香纸的两面分别形成胶粘层。
48.s4.立即将两成型纸分别置于加香纸的两侧，然后辊压压紧，得到复合纸，然后风干，使得胶粘剂固化。
49.s5.将复合纸的一端粘贴于卷轴上，复合纸的长度方向与卷轴的轴向方向之间呈60
°
夹角，然后转动卷轴，使得复合纸在转轴上螺旋卷制为纸管。
50.对比例1本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：将10g聚乙烯醇加入到20g无水乙醇中得到成膜剂。
51.对比例2本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：将10g乙基纤维素加入到20g无水乙醇中得到成膜剂。
52.对比例3本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：将5g聚乙烯醇、5g乙基纤维素加入到20g无水乙醇中得到成膜剂。
53.对比例4本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：将聚醋酸乙烯酯乳液与碳酸钙按照混合质量比为100：3混合得到胶粘剂。
54.【覆膜层剥离强度检测】采用浸渍过潜香化合物后风干的成型纸为基材，将两基材通过覆膜层复合在一起形成试样，然后根据《gbt 34444-2017 纸和纸板 层间剥离强度的测定》测定试样的剥离强度k，检测结果如下表1。
55.【透气度检测】根据《gbt 23227-2018 卷烟纸、成形纸、接装纸、具有间断或连续透气区的材料以及具有不同透气带的材料 透气度的测定》检测实施例和对比例中制得的复合纸分别在25℃下、60℃下的透气度ap，检测结果如下表1。
56.表1.
如表1，在剥离强度方面，通过实施例与对比例1和对比例3对比可知，本技术中采用的聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料相对于单一的聚乙烯醇薄膜、或者聚乙烯醇与乙基纤维素的简单混合膜，与香料层的亲和力更高、更不易剥离脱落，有利于覆膜层对香料层的保护。通过实施例与对比例2对比可知，本技术的聚乙烯醇-乙基纤维素复合材料与香料层的亲和力基本上能够达到乙基纤维素与香料层的亲和力。但是在透气度方面，对比例2中，乙基纤维素无论是在25℃下还是在60℃下，透气度均较高，不利于加香纸管的常温保存。同样地，在对比例1、3和4中，复合纸在不同的温度下均没有明显的透气区别，导致要么不利于加香纸管的常温保存、要么不利于抽吸时的香气透发。而实施例中，本技术通过覆膜层和胶粘层的复合，使得复合纸在常温和抽吸时滤嘴温度下具有明显的透气区别，有利于加香纸管的常温保存、以及抽吸透气。
57.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。