具有螺旋填充结构的降温纸管及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及纸制品加工技术领域，具体涉及通用型降温纸管及其制备和应用。

背景技术

纸管是用纸张加工成的管状的物体，其种类繁多，辅助材料也多种多样,在生产生活中，纸管的用途很广。

有的纸管作为结构支撑部件使用，例如高强纸管和小壁厚纸管，其中高强纸管的抗压强度高，表面缝隙稳定，广泛用于造纸、薄膜等大型卷绕行业，其突出优点是适用高速度、大承量的卷绕,性价比高；而小壁厚纸管的壁厚薄，端面平整，长度精确，适合粘胶带、保鲜膜、医疗等行业。该类型的纸管技术工艺较为稳定，其产品的技术特征要求强度大、重量轻、可重复回收利用，且目前的技术改进也基本围绕上述几个方面在进行。

而有的纸管则偏向于直接作为产品使用，例如用于饮料吸管和卷烟抽吸品的纸管，其中，用于饮料的吸管主要考虑的是纸管具有环保可降解的特性，但在面对热饮时，纸质吸管的劣势就体现出来的，首先，其标准重量或体积材料的强度无法与现有的塑料吸管相比，因此吸管厚度较大，导致温度较高的饮料在管内移动的过程中散热程度很低，使用效果不佳；而用于卷烟及抽吸品中的纸管则更多的是考虑低成本、轻量化以及在高温烟气的加热下无有害物质释放等特点，其对烟气降温主要依靠的是容纳在纸管中的滤棒丝束、降温箔片以及在纸管内壁设置的各种凹凸不平的结构来减缓气体流速，增加热量散发的时间，例如“一种内含褶皱凸起的支撑单元及包含其的烟支202010477487.8”，但这些技术方案往往造成纸管的内部结构复杂，成本较高。

考虑到以上几个问题，目前在对结构强度要求相对较低的日常消费品领域，还缺少一种通用的多直径、多长度、且具有一定支撑强度，最主要的在于，必须具备较好的冷却效果的纸管产品。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种具有螺旋填充结构的降温纸管，及其该纸管的制备方法和在不同领域的具体应用方式，目的在于提供一种通用产品，以期在保证使用要求的基础上，最大程度降低生产成本，从而促进相关行业健康发展。

本发明的目的之一是提供了一种具有螺旋填充结构的降温纸管，其特征在于，包括管壁以及内容物机构；所述管壁为螺旋管壁或无缝管壁；所述内容物机构为螺旋型叶片，所述螺旋型叶片的外侧边缘固定在管壁内表面上，按照轴向等距间隔沿管壁的轴心延伸，螺旋型叶片的轴向尺寸小于或等于管壁轴向长度。

优选的，所述管壁为螺旋管壁，由基体材料和增强材料复合而成；其中基体材料为普通的纸带，其两侧均贴附铝箔，并且在外侧的铝箔上还依次贴合有增强纤维层和热交换涂层；基体材料和增强材料形成复合带，并在复合带的内侧，即基体材料外侧的铝箔上设置热熔胶层，复合带按照特定的缠绕角度卷曲形成纸管。

优选的，所述管壁为无缝管壁，管壁外侧贴附有铝箔，无缝管壁强度和硬度足够，只需保证散热性能即可，在其外侧贴附有铝箔和热交换涂层，并在纸管内壁涂覆热熔胶层。

优选的，所述设置在管壁内部的螺旋型叶片上下表面光滑，其外侧边缘与设置在管壁内表面的粘胶层相结合，与管壁结合后形成内部具有螺旋通道的螺旋管壁。

优选的，所述设置在管壁内部的螺旋型叶片为无轴螺旋叶片或有轴螺旋叶片中的任一种。

优选的，所述设置在管壁内部的是异形螺旋型叶片。

优选的，所述异形螺旋型叶片的上下表面均设置不规则的连片凹坑，在凹坑内填装有固态缓释凝胶，高温烟气流经螺旋通道过程中，固态缓释凝胶受热熔化挥发，降低烟气温度的同时混在烟气中进行增香调味。

本发明的目的二：如上所述的一种具有螺旋填充结构的降温纸管，按照如下步骤进行制备：

①制作管壁，将其分切特定长度的半成品备用；

②制作螺旋型叶片，并使其固定在半成品的管壁内表面上，得到成品纸管。

优选的，步骤①中所述管壁为螺旋管壁，与步骤②中所述螺旋叶片一同成型，其制作工艺如下：

a、将普通的纸带、铝箔、以及增强纤维层贴合后进行压制，压制形成复合纸带；

b、将制作螺旋型叶片的原料按比例混合均匀并进行热熔；

c、螺旋管壁是将步骤a所得的复合纸带按照特定的缠绕角度缠绕在卷绕芯棒上卷曲形成；所述螺旋叶片的挤压模具整合在卷绕芯棒内部，出料口设置在卷绕芯棒的最前端，熔化后的原料在机械挤压的作用下通过成型模具中挤压出来；复合纸带通过输纸辊送至卷绕芯棒上，其自身不转动，而是在卷绕芯棒的转动驱使下按照特定角度缠绕在卷绕芯棒外表面，所述卷绕芯棒在匀速转动的同时，已经缠绕在其上的复合纸带最内侧的热熔胶层在成型模具的加热下熔化后粘接成纸管，并以匀速退出卷绕芯棒，同时从成型模具中挤压出来的叶片的外沿粘接在尚未凝固的热熔胶层上，由于纸管以匀速移动，并且整合了成型模具的卷绕芯棒也在匀速转动，使得挤压出来的叶片以螺旋形状固定分布在已经成型的纸管内部，并形成连续的通道。

优选的，步骤①中所述管壁为无缝管壁，其按照现有技术中的无缝管壁挤压工艺进行制备，成型后再表面贴附铝箔和热交换涂层，并在无缝管壁内壁涂覆热熔胶层；之后将无缝管壁分切为特定长度，套在所述卷绕芯棒上后，启动叶片挤压工序，无缝管壁以匀速反向退出卷绕芯棒，内侧的热熔胶层在成型模具的加热下熔化，同时从成型模具中挤压出来的叶片的外沿粘接在尚未凝固的热熔胶层上，由于纸管以匀速退出，整合了成型模具的卷绕芯棒也在匀速转动，使得挤压出来的叶片以螺旋形状固定分布在已经成型的纸管内部，并形成连续的通道。

优选的，为增强成品纸管的降温性能，在叶片上设置凹坑并填装固态缓释凝胶，在所述成型模具前端设置设置两对压辊，第一对压辊靠近成型模具，辊面上设置不规则的凸块，对刚从成型模具中挤压出来的叶片进行造型；第二对压辊的前端设置容纳盒，出后处设置刮板，容纳盒内装有固态缓释凝胶，同归压辊的涂抹和容纳盒出口处刮板的平整，将固态缓释凝胶填装在叶片上的凹坑内。

本发明的目的三：所述一种具有螺旋填充结构的降温纸管在即食热饮中的应用，其特征在于，将所述纸管作为吸食热饮的吸管，所述纸管的长度和直径根据需要进行调整，纸管的各个结构层、粘接层、所述螺旋叶片的材料以及生产加工工艺均按照食品安全标准的要求进行筛选和制定。

本发明的目的四：所述一种具有螺旋填充结构的降温纸管在卷烟滤棒中的应用，其特征在于，将所述纸管作为卷烟滤棒中的一个功能段，将其与烟丝段连接或者与过滤丝束段连接，然后用接装纸包裹成型。

本发明的目的五：所述一种具有螺旋填充结构的降温纸管在加热不燃烧抽吸品中的应用，其特征在于，按要求截取标准长度的纸管，纸管的任意一端预留特定距离的空白，该距离内未设置螺旋叶片，并在该段空白区内安装加热不燃烧的烟丝段或发烟段，剩余长度的内置螺旋叶片的纸管即为加热不燃烧抽吸品的发散段和冷却段。

本申请的应用原理为：所述降温纸管应用在流经物为气体或液体的场景时，由于管壁上设置有导热效率较好的功能层，以及在管内增设了螺旋叶片，改变了纸管内部气体或液体的流通路径，最终增加了气体或液体在纸管中的停留时间，配合环境自身以及纸管的导热功能层，实现对管内气体或液体的降温；此外，在螺旋叶片上进行压纹还可对管内流通的气体和液体产生扰流现象，进一步提高散热效率；以及，在应用于流通气体的场景时，在异形螺旋叶片上装载缓释凝胶，固态缓释凝胶受热熔化挥发，降低烟气温度的同时混在烟气中进行增香调味。

有益效果：

①本申请所述降温纸管管壁上设置多个功能及结构层，能够在保证纸管机械强度的前提下提高管壁本身的散热降温效果。

②本申请所述降温纸管的内部设置有外侧边缘固定在管壁内表面上、按照轴向等距间隔且沿管壁的轴心延伸的螺旋型叶片，改变了纸管内部气体或液体的流通路径，增加了气体或液体在纸管中的停留时间，实现对管内气体或液体的降温。

③本申请所述降温纸管作为通用产品，其应用领域广，可用作即食热饮吸管，或者与普通香烟滤棒相结合形成多元复合滤棒，或者稍作改进（即在填充加热段的一端不设置螺旋叶片）后整体作为新型的加热不燃烧抽吸品的结构部件和散热部件来应用，用途广泛。

④本申请所述降温纸管结构简单易加工；在进行生产时，其管壁制作可采用纸带螺旋缠绕制备，也可采用压制成型的无缝管壁,生产成本低，适合大批量生产加工。

附图说明

图1是实施例1中所述降温纸管的外侧图。

图2是实施例1中所述降温纸管的剖切图。

图3是图2的局部放大图。

图4是实施例2中所述降温纸管的剖切图。

图5是图4的局部放大图。

图中：螺旋管壁1、无缝管壁2、螺旋型叶片3、纸带101、铝箔102、增强纤维层103、热交换涂层104、热熔胶层105、换热铝箔201、换热涂层202、胶层203。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

如图1、2、3所示，本实施例所述一种具有螺旋填充结构的降温纸管，包括管壁以及内容物机构；所述内容物机构为螺旋型叶片3，所述螺旋型叶片3的外侧边缘固定在管壁内表面上，按照轴向等距间隔沿管壁的轴心延伸，螺旋型叶片3的轴向尺寸小于或等于管壁轴向长度。

所述管壁为螺旋管壁1，由基体材料和增强材料复合而成；其中基体材料为普通的纸带101，其两侧均贴附铝箔102，并且在外侧的铝箔102上还依次贴合有增强纤维层103和热交换涂层104；基体材料和增强材料形成复合带，并在复合带的内侧，即基体材料外侧的铝箔102上设置热熔胶层105，复合带按照特定的缠绕角度卷曲形成纸管。

所述设置在管壁内部的螺旋型叶片3上下表面光滑，其外侧边缘与管壁内表面相结合，与管壁结合后形成内部具有螺旋通道的螺旋管壁；螺旋型叶片3为有轴螺旋叶片。

实施例2

如图4、5所示，本实施例所述一种具有螺旋填充结构的降温纸管，其结构与实施例1所述基本一致，区别在于：所述管壁为无缝管壁2，外侧贴附有换热铝箔201，无缝管壁强度和硬度足够，只需保证散热性能即可，在其外侧贴附有换热铝箔201和换热涂层202，并在纸管内壁涂覆胶层203。

所述设置在管壁内部的螺旋型叶片3为无轴螺旋叶片。

所述设置在管壁内部的是异形螺旋型叶片3，所述异形螺旋型叶片3的上下表面均设置不规则的连片凹坑，在凹坑内填装有固态缓释凝胶。

实施例3

一种具有螺旋填充结构的降温纸管，按照如下步骤进行制备：

①制作螺旋管壁，制作工艺如下：

a、将普通的纸带、铝箔、以及增强纤维层贴合后进行压制，压制形成复合纸带；

b、将制作螺旋型叶片的原料按比例混合均匀并进行热熔；

c、螺旋管壁是将步骤a所得的复合纸带按照特定的缠绕角度缠绕在卷绕芯棒上卷曲形成；所述螺旋叶片的挤压模具整合在卷绕芯棒内部，出料口设置在卷绕芯棒的最前端，熔化后的原料在机械挤压的作用下通过成型模具中挤压出来；复合纸带通过输纸辊送至卷绕芯棒上，其自身不转动，而是在卷绕芯棒的转动驱使下按照特定角度缠绕在卷绕芯棒外表面，所述卷绕芯棒在匀速转动的同时，已经缠绕在其上的复合纸带最内侧的热熔胶层在成型模具的加热下熔化后粘接成纸管，并以匀速退出卷绕芯棒，同时从成型模具中挤压出来的叶片的外沿粘接在尚未凝固的热熔胶层上，由于纸管以匀速移动，并且整合了成型模具的卷绕芯棒也在匀速转动，使得挤压出来的叶片以螺旋形状固定分布在已经成型的纸管内部，并形成连续的通道。

将其分切特定长度的半成品备用。

实施例4

一种具有螺旋填充结构的降温纸管，按照如下步骤进行制备：

制作无缝管壁，按照现有技术中的无缝管壁挤压工艺进行制备；

无缝管壁成型后再表面贴附换热铝箔和换热涂层，并在无缝管壁内壁涂覆胶层；

将无缝管壁分切为特定长度，套在所述卷绕芯棒上后，启动叶片挤压工序，无缝管壁以匀速反向退出卷绕芯棒，内侧的胶层在成型模具的加热下熔化，同时从成型模具中挤压出来的叶片的外沿粘接在尚未凝固的胶层上，由于纸管以匀速退出，整合了成型模具的卷绕芯棒也在匀速转动，使得挤压出来的叶片以螺旋形状固定分布在已经成型的纸管内部，并形成连续的通道。

实施例5

一种具有螺旋填充结构的降温纸管在即食热饮中的应用，将所述纸管作为吸食热饮的吸管，所述纸管的长度和直径根据需要进行调整，纸管的各个结构层、粘接层、所述螺旋叶片的材料以及生产加工工艺均按照食品安全标准的要求进行筛选和制定。

实施例6

一种具有螺旋填充结构的降温纸管在卷烟滤棒中的应用，将所述纸管作为卷烟滤棒中的一个功能段，将其与烟丝段连接或者与过滤丝束段连接，然后用接装纸包裹成型。

实施例7

一种具有螺旋填充结构的降温纸管在加热不燃烧抽吸品中的应用，所述加热不燃烧抽吸品外表采用一体式结构，外侧为按要求截取的标准长度的螺旋降温纸管，纸管的任意一端预留特定距离的空白，约为纸管整体长度的1/4，该距离内安装加热不燃烧的烟丝段或发烟段，剩余长度的内置螺旋叶片的纸管依次为加热不燃烧抽吸品的发散段、冷却段和抽吸段；

为增强成品纸管的降温性能，在叶片上设置凹坑并填装固态缓释凝胶，在所述成型模具前端设置设置两对压辊，第一对压辊靠近成型模具，辊面上设置不规则的凸块，对刚从成型模具中挤压出来的叶片进行造型；第二对压辊的前端设置容纳盒，出后处设置刮板，容纳盒内装有固态缓释凝胶，同归压辊的涂抹和容纳盒出口处刮板的平整，将固态缓释凝胶填装在叶片上的凹坑内；缓释凝胶在设置时根据烟气流经各功能段的温度梯度，设置对应温度梯度释放的凝胶，实现凝胶的释放贯彻在整个抽吸过程中，延长风味物质的释放时间。