一种带有凹槽的气溶胶生成基质长条的挤出装置

技术领域

本发明涉及加热不燃烧卷烟技术领域，具体涉及一种带有凹槽的气溶胶生成基质长条的挤出装置。

背景技术

随着消费者对于健康问题的重视及对卷烟产品个性化体验的需求提升，烟草行业不断响应消费者的需求升级，开发出各种具有降焦减害的吸烟制品。其中，加热卷烟由于其卷烟加热方式不同于传统卷烟制品，使其能够在满足消费者对于卷烟产品的感官需求的同时提供更加健康的抽吸体验。

现有的一体式气溶胶发生制品包括外管以及装填于外管内的气溶胶生成基质以及其他降温、增香或者发烟功能的功能单元。而气溶胶生成基质通常为烟粉或者烟草颗粒与发烟剂、粘结剂混合成浆料后，再通过挤出方式获得气溶胶生成基质长条，然后再切割成多个烟芯棒，其存在的问题是，切割后得到的烟芯棒不直，歪歪扭扭的，这将导致以下两个问题：其一是，直观上不美观；其二是，复合机将烟芯棒与其他单元进行复合时，复合机的辊轮是通过吸力拾取烟芯棒，通过复合机的辊轮拾取时，吸风口与烟芯棒的接触面也不平整，存在难以吸住，也容易掉落的问题。

因此，探究如何通过挤出法得到笔直的烟芯棒，是人们希望解决的。

为了解决以上问题，提出本发明。

发明内容

本发明目的提供一种带有凹槽的气溶胶生成基质长条的挤出装置，挤出装置包括挤出管1以及与挤出管1连接的烘干管2，所述挤出管内柱12朝向所述挤出管外管11一侧具有凸起15，其可在所述气溶胶生成基质管靠近所述空腔32一侧的表面上形成凹槽33。本发明在挤出机的挤出管1下游设置长条状烘干管2，其不仅能缩短气溶胶生成基质长条的烘干时间，且可以防止气溶胶生成基质长条烘干过程种弯曲变形。此外，挤出过程中，所述挤出管内柱12上的凸起15可以在所述气溶胶生成基质管的内表面形成凹槽，凹槽可以增大气溶胶生成基质管的表面积，从而增大气溶胶的释放面积，提高气溶胶的释放效果。

本发明提供一种带有凹槽的气溶胶生成基质长条的挤出装置，所述气溶胶生成基质长条为具有空腔结构的气溶胶生成基质管，所述气溶胶生成基质管包括管壁31和空腔32，所述气溶胶生成基质管靠近所述空腔32一侧的表面上具有凹槽33；

所述挤出装置包括挤出管1以及与所述挤出管1连接的烘干管2，所述烘干管2位于所述挤出管1的下游；

所述挤出管1包括挤出管外管11，以及位于所述挤出管外管11内的挤出管内柱12，所述挤出管外管11内表面和所述挤出管内柱12之间形成第一环隙13，所述气溶胶生成基质长条从所述第一环隙13中挤出，并进入下游的所述烘干管2内；所述挤出管内柱12朝向所述挤出管外管11一侧具有凸起15；

所述烘干管2包括烘干管外管21，以及位于所述烘干管外管21内的烘干管内柱22，所述烘干管外管21内表面和所述烘干管内柱22之间形成第二环隙23，所述气溶胶生成基质长条在所述第二环隙23中进行烘干；

所述烘干管内柱22可发热，以烘干所述第二环隙23内的气溶胶生成基质长条。

优选地，所述凹槽33至少为一个，所述凹槽33轴向贯穿所述气溶胶生成基质管，且所述凹槽33在所述气溶胶生成基质管的内表面成螺旋式延伸；

所述凸起15至少为一个，所述凸起15至少部分轴向贯穿所述挤出管1，且所述凸起15成螺旋式延伸，同一所述凸起15上游端在所述挤出管内柱12端面与所述凸起15下游端在所述挤出管内柱12端面之间的旋转角度为10-60°。

更优选地，所述凸起15和所述凹槽33的数量为6-10个。

挤出过程中，所述挤出管内柱12上的凸起15可以在所述气溶胶生成基质管的内表面形成凹槽，气溶胶生成基质管的内表面即气溶胶生成基质管靠近空腔32一侧的表面。所以，所述气溶胶生成基质管的内表面的凹槽数量与形状与所述凸起15的数量与形状一致。凸起15的形状可以为尖的三角凸起，也可以为平的方形凸起。

本发明挤出装置得到的所述气溶胶生成基质长条为具有空腔结构的发烟管，发烟管内部空腔利于烟气的释放，其中所述挤出管1的目的在于挤出气溶胶生成基质长条，而所述烘干管2的目的一方面在于烘干挤出的气溶胶生成基质长条，另一方面在于烘干过程中对气溶胶生成基质长条外表面的形状定型，保证其直度，避免其在烘干过程中弯曲变形。

优选地，所述烘干管内柱22的表面具有发热部件，以使所述烘干管内柱22发热，所述发热部件包括电阻发热片或者电阻发热丝，所述发热部件的温度为70-120℃。也就是说，所述烘干管内柱22可以自身发热，也可以在其表面贴合可发热的发热部件。除此之外，其还可以采用电阻加热以外的形式进行加热，只要是其能产生热量对所述气溶胶生成基质长条进行烘干即可。

气溶胶生成基质长条从烘干管2上游到下游仅需要1-5分钟，而气溶胶生成基质长条仅从烘干管2上游到下游的过程中就可以完成烘干，大大缩短气溶胶生成基质长条的烘干时间。通过所述烘干管2的时间根据挤出料的速度进行调节。

通过挤出物料的运行方向定义上下游，即挤出物料从上游向下游运行。

优选地，所述烘干管2的烘干管外管21上具有通风孔211。所述通风孔211的目的有两个：1、烘干管内柱22烘干气溶胶生成基质长条内的醇或者水溶剂通过所述通风孔211排出。2、烘干管2外设置鼓风设备，通过所述通风孔211向所述烘干管2内引入热风，在烘干管内柱22烘干气溶胶生成基质长条的基础上，进一步通过热风风干所述气溶胶生成基质长条。通过热气流对气溶胶生成基质长条进行烘干，可以使得烘干更充分均匀，从而更好的实现边烘干边定型。此外，烘干管内柱22发热烘干和热风风干，双重烘干可以进一步缩短烘干时间，从而进一步减少烘干过程造成的气溶胶生成基质长条变形。通过所述通风孔向所述烘干管2内引入的热风温度为40-60℃。

烘干后的气溶胶生成基质长条直接密封保存，防止其再次吸收环境中的水分。或者是先放到40-60℃的温度下，继续风干10-20分钟，然后再密封保存。

优选地，所述烘干管2的入料端与所述挤出管1的出料端连接，且所述第二环隙23入料端的尺寸大于所述第一环隙13出料端的尺寸。这是因为，挤出管1在出料时，挤出物料气溶胶生成基质长条的外径会些许变大，如果所述第二环隙23入料端的尺寸等于所述第一环隙13出料端的尺寸，则有可能会出现气溶胶生成基质长条从挤出管1第一环隙13挤出后无法进入烘干管2第二环隙23的问题。

优选地，所述第一环隙13从上游到下游尺寸逐渐缩小。这样可以保证在挤出的过程中逐步向物料施压，从而将物料顺利的挤出。如果直接将物料从较细的挤出管1中挤出，由于挤出管1入料端管径瞬间变小，则此处压力过大，很容易出现挤不出的问题。

优选地，所述第二环隙23从上游到下游尺寸逐渐缩小，且所述第二环隙23下游尺寸与所述第二环隙23上游尺寸差0.5-1.0mm。这样设置的目的在于，随着挤出物料气溶胶生成基质长条的运行，气溶胶生成基质长条内的水分流失，气溶胶生成基质长条的直径逐渐缩小，第二环隙23尺寸逐步缩小是为了适应于气溶胶生成基质长条，以保证即便是气溶胶生成基质长条直径缩小后，烘干管2仍然可以对气溶胶生成基质长条起到定型的作用。

优选地，所述挤出管1的长度为5-9cm。

优选地，所述烘干管2的长度为10-20cm。

优选地，所述第一环隙13和第二环隙23的尺寸依据所需要的气溶胶生成基质长条外径来定。

优选地，所述挤出管内柱12的横截面积可以为圆形、三角形、多边形，相应的，所述气溶胶生成基质长条内部空腔的横截面积为圆形、三角形、多边形。所述挤出管内柱12的目的是在于挤出的时候形成气溶胶生成基质长条内部空腔，所以可以根据内部空腔的形状需求设置挤出管内柱12的形状。

优选地，所述挤出管外管11的上游端内具有固定所述挤出管内柱12的支撑条14。从挤出管1的剖面图看，所述支撑条14可以形成一个十字，而挤出管内柱12位于十字的中心处。所述支撑条14的轴向长度为2-5mm，其作用仅在于固定位于中心的挤出管内柱12。在挤出管1的入料端，挤出物料虽然会被支撑条14分成多股物料，但是由支撑条并不是延伸挤出管1的整个轴向长度，其仅仅是入料端延伸一小段距离，所以经挤出管1挤出的气溶胶生成基质长条，仍然是具有完整的空腔结构的发烟管。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明首先找出导致切割后得到的烟芯棒不直的根本原因是以下两方面：1气溶胶生成基质长条并不是挤出后就直接切断得到烟芯棒，这是因为，为了便于挤出，用于挤出的物料是含有醇或者水等溶剂的，所以挤出后的气溶胶生成基质长条是软的，通常需要先放置到烘箱中经烘干固化后再切断。而由于在挤出之前物料搅拌的可能不均匀，水分分散不均匀，烘干过程中水分的流失位置也不均匀，造成了烘干后的气溶胶生成基质长条扭曲变形。2烘干的过程中，为了防止内部发烟物质或者增香物质的挥发量，烘干的温度就不能太高，通常是70-120℃，但是烘干温度低就会导致烘干时间过长，通常是烘干2-3小时，由于气溶胶生成基质长条比较长，较长的烘干时间就会导致气溶胶生成基质长条在烘干过程中容易受重力影响变形，发生弯曲。所以就存在，烘干温度高会导致发烟物质或者增香物质挥发，而烘干温度低就又导致烘干时间过过长气溶胶生成基质长条弯曲变形的问题。为了解决以上问题，本发明在挤出机的挤出管下游设置长条状烘干管2，气溶胶生成基质长条是在烘干管外管21内表面和所述烘干管内柱22之间形成的第二环隙23内进行烘干，由于烘干管2的烘干管内柱22可发热，所以热量是从所述气溶胶生成基质长条内腔向外表面扩散，这种由内向外的扩散方式更利于物料中的水分等溶剂的挥发。另外，本发明烘干管2的烘干管内柱22与气溶胶生成基质长条外表面之间距离更近，且气溶胶生成基质长条的内腔表面都能受到所述烘干管内柱22的烘烤，所以本发明烘干管2可以大大缩短气溶胶生成基质长条的烘干时间，气溶胶生成基质长条从上游到下游仅需要1-5分钟，而气溶胶生成基质长条仅从上游到下游的过程中就可以完成烘干。而烘干过程中由于管壁21的限制，可以防止气溶胶生成基质长条弯曲变形，从而既保证了气溶胶生成基质长条可以快速烘干，也防止气溶胶生成基质长条在烘干过程中变形。此外，挤出过程中，所述挤出管内柱12上的凸起15可以在所述气溶胶生成基质管的内表面形成凹槽，凹槽可以增大气溶胶生成基质管的表面积，从而增大气溶胶的释放面积，提高气溶胶的释放效果。

2、本发明挤出管1上的凸起15至少部分轴向贯穿所述挤出管1，且所述凸起15成螺旋式延伸，同一所述凸起15上游端在所述挤出管内柱12端面与所述凸起15下游端在所述挤出管内柱12端面之间的旋转角度为10-60°。该旋转角度使得凸起在所述气溶胶生成基质管的外表面也是成螺旋式延伸的，进一步提高发烟管的暴露面积，提高发烟量。

3、本发明挤出管1包括挤出管外管11，以及位于所述挤出管外管11内的挤出管内柱12，所述挤出管外管11内表面和所述挤出管内柱12之间形成第一环隙13，所述气溶胶生成基质长条从所述第一环隙13中挤出，并进入下游的所述烘干管2内进行烘干。烘干管2包括烘干管外管21，以及位于所述烘干管外管21内的烘干管内柱22，所述烘干管外管21内表面和所述烘干管内柱22之间形成第二环隙23，所述气溶胶生成基质长条在所述第二环隙23中进行烘干。因此，本发明所述挤出管1的目的在于挤出气溶胶生成基质长条，而所述烘干管2的目的一方面在于烘干挤出的气溶胶生成基质长条，另一方面在于烘干过程中对气溶胶生成基质长条外表面的形状定型，保证其直度，避免其在烘干过程中弯曲变形。

4、本发明所述烘干管2的烘干管外管21上具有通风孔211。所述通风孔211的目的有两个：1、烘干管内柱22烘干气溶胶生成基质长条内的醇或者水溶剂通过所述通风孔211排出。2、烘干管2外设置鼓风设备，通过所述通风孔211向所述烘干管2内引入热风，在烘干管内柱22烘干气溶胶生成基质长条的基础上，进一步通过热风风干所述气溶胶生成基质长条。通过热气流对气溶胶生成基质长条进行烘干，可以使得烘干更充分均匀，从而更好的实现边烘干边定型。此外，烘干管内柱22发热烘干和热风风干，双重烘干可以进一步缩短烘干时间，从而进一步减少烘干过程造成的气溶胶生成基质长条变形。

5、本发明所述第一环隙13从上游到下游尺寸逐渐缩小。这样可以保证在挤出的过程中逐步向物料施压，从而将物料顺利的挤出。如果直接将物料从较细的挤出管1中挤出，由于挤出管1入料端管径瞬间变小，则此处压力过大，很容易出现挤不出的问题。

6、本发明所述第二环隙23从上游到下游尺寸逐渐缩小，且所述第二环隙23下游尺寸与所述第二环隙23上游尺寸差0.5-1.0mm。这样设置的目的在于，随着挤出物料气溶胶生成基质长条的运行，气溶胶生成基质长条内的水分流失，气溶胶生成基质长条的直径逐渐缩小，第二环隙23尺寸逐步缩小是为了适应于气溶胶生成基质长条，以保证即便是气溶胶生成基质长条直径缩小后，烘干管2仍然可以对气溶胶生成基质长条起到定型的作用。

附图说明

图1为本发明烘干管2的结构示意图，其中箭头表示物料的运行方向；

图2为本发明挤出管1的轴向剖面图，其中箭头表示物料的运行方向；

图3为本发明挤出管外管11的结构示意图，其中箭头表示物料的运行方向；

图4为本发明挤出管内柱12的结构示意图，其中箭头表示物料的运行方向；

图5为本发明挤出管内柱12图4中X-X位置的端面图；

图6为本发明挤出管内柱12图4中Y-Y位置的端面图；

图7为气溶胶生成基质管的径向剖面图。

附图标记在附图说明中的名称：1-挤出管、2-烘干管、11-挤出管外管、12-挤出管内柱、13-第一环隙、14-支撑条、15-凸起、21-烘干管外管、22-烘干管内柱、23-第二环隙、31-管壁、32-空腔、33-凹槽、211-通风孔、A-入料端、B-出料端。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例

本实施例为一种带有凹槽的气溶胶生成基质长条的挤出装置，所述气溶胶生成基质长条为具有空腔结构的气溶胶生成基质管，所述气溶胶生成基质管包括管壁31和空腔32，所述气溶胶生成基质管靠近所述空腔32一侧的表面上具有凹槽33；

所述挤出装置包括挤出管1以及与所述挤出管1连接的烘干管2，所述烘干管2位于所述挤出管1的下游；

所述挤出管1包括挤出管外管11，以及位于所述挤出管外管11内的挤出管内柱12，所述挤出管外管11内表面和所述挤出管内柱12之间形成第一环隙13，所述气溶胶生成基质长条从所述第一环隙13中挤出，并进入下游的所述烘干管2内；所述挤出管内柱12朝向所述挤出管外管11一侧具有凸起15；

所述烘干管2包括烘干管外管21，以及位于所述烘干管外管21内的烘干管内柱22，所述烘干管外管21内表面和所述烘干管内柱22之间形成第二环隙23，所述气溶胶生成基质长条在所述第二环隙23中进行烘干；

所述烘干管内柱22可发热，以烘干所述第二环隙23内的气溶胶生成基质长条。

所述凹槽33为8个，所述凹槽33轴向贯穿所述气溶胶生成基质管，且所述凹槽33在所述气溶胶生成基质管的内表面成螺旋式延伸；

所述凸起15为8个，所述凸起15至少部分轴向贯穿所述挤出管1，且所述凸起15成螺旋式延伸，同一所述凸起15上游端在所述挤出管内柱12端面与所述凸起15下游端在所述挤出管内柱12端面之间的旋转角度为为20°。如图5-6中，a代表某一凸起15，其从X位置的上游端到Y位置的下游端旋转的角度为20°。

挤出过程中，所述挤出管内柱12上的凸起15可以在所述气溶胶生成基质管的内表面形成凹槽。

本实施例挤出装置得到的所述气溶胶生成基质长条为具有空腔结构的发烟管，发烟管内部空腔利于烟气的释放。其中所述挤出管1的目的在于挤出气溶胶生成基质长条，而所述烘干管2的目的一方面在于烘干挤出的气溶胶生成基质长条，另一方面在于烘干过程中对气溶胶生成基质长条外表面的形状定型，保证其直度，避免其在烘干过程中弯曲变形。

所述烘干管内柱22的表面具有发热部件，以使所述烘干管内柱22发热，所述发热部件包括电阻发热丝，所述发热部件的温度为120℃。

气溶胶生成基质长条从烘干管2上游到下游仅需要1分钟，而气溶胶生成基质长条仅从烘干管2上游到下游的过程中就可以完成烘干。

通过挤出物料的运行方向定义上下游，即挤出物料从上游向下游运行。图2中入料端也就是上游用A表示，出料端也就是下游用B表示，同时用箭头表示物料的运行方向。

所述烘干管2的烘干管外管21上具有通风孔211。所述通风孔211的目的有两个：1、烘干管内柱22烘干气溶胶生成基质长条内的醇或者水溶剂通过所述通风孔211排出。2、烘干管2外设置鼓风设备，通过所述通风孔211向所述烘干管2内引入热风，在烘干管内柱22烘干气溶胶生成基质长条的基础上，进一步通过热风风干所述气溶胶生成基质长条。通过热气流对气溶胶生成基质长条进行烘干，可以使得烘干更充分均匀，从而更好的实现边烘干边定型。此外，烘干管内柱22发热烘干和热风风干，双重烘干可以进一步缩短烘干时间，从而进一步减少烘干过程造成的气溶胶生成基质长条变形。通过所述通风孔向所述烘干管2内引入的热风温度为40-60℃。

优选地，所述烘干管2的入料端与所述挤出管1的出料端连接，且所述第二环隙23入料端的尺寸大于所述第一环隙13出料端的尺寸。这是因为，挤出管1在出料时，挤出物料气溶胶生成基质长条的外径会些许变大，如果所述第二环隙23入料端的尺寸等于所述第一环隙13出料端的尺寸，则有可能会出现气溶胶生成基质长条从挤出管1第一环隙13挤出后无法进入烘干管2第二环隙23的问题。

优选地，所述第一环隙13从上游到下游尺寸逐渐缩小。这样可以保证在挤出的过程中逐步向物料施压，从而将物料顺利的挤出。如果直接将物料从较细的挤出管1中挤出，由于挤出管1入料端管径瞬间变小，则此处压力过大，很容易出现挤不出的问题。

所述第二环隙23从上游到下游尺寸逐渐缩小，且所述第二环隙23下游尺寸与所述第二环隙23上游尺寸差0.8mm。这样设置的目的在于，随着挤出物料气溶胶生成基质长条的运行，气溶胶生成基质长条内的水分流失，气溶胶生成基质长条的直径逐渐缩小，第二环隙23尺寸逐步缩小是为了适应于气溶胶生成基质长条，以保证即便是气溶胶生成基质长条直径缩小后，烘干管2仍然可以对气溶胶生成基质长条起到定型的作用。

所述挤出管1的长度为6cm。

所述烘干管2的长度为10cm。

所述挤出管外管11的上游端内具有固定所述挤出管内柱12的支撑条14。从挤出管1的剖面图看，所述支撑条14可以形成一个十字，而挤出管内柱12位于十字的中心处。所述支撑条14的轴向长度为3mm，其作用仅在于固定位于中心的挤出管内柱12。在挤出管1的入料端，挤出物料虽然会被支撑条14分成4股物料，但是由支撑条并不是延伸挤出管1的整个轴向长度，其仅仅是入料端延伸一小段距离，所以经挤出管1挤出的气溶胶生成基质长条，仍然是具有完整的空腔结构的发烟管。