CN107458055A - 一种气雾冷却复合材料及其制备方法与它的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气雾冷却复合材料及其制备方法与它的用途。气雾冷却复合材料制备方法包括制备聚乳酸薄膜、制备复合胶、铝箔与聚乳酸薄膜复合等步骤。本发明采用的聚乳酸薄膜为可生物降解的薄膜，同时本发明提供的复合胶以生物材料为主要原料，不会挥发任何有害物质。同时本发明的气雾冷却复合材料制成的气雾冷却构件能够在加热非燃烧卷烟产品被抽吸时有效降低卷烟气雾温度和水蒸气含量，提升卷烟整体抽吸品质。

Description

一种气雾冷却复合材料及其制备方法与它的用途
【技术领域】
本发明属于烟用材料技术领域。更具体地，本发明涉及一种气雾冷却复合材料，还涉及所述气雾冷却复合材料的制备方法，还涉及所述气雾冷却复合材料的用途。
【背景技术】
与传统香烟不同，加热非燃烧卷烟是通过电加热、碳加热等加热方式加热不燃烧烟弹发烟，使消费者抽吸到烟草香味，同时减少由在常规卷烟中燃烧和热裂解产生的有害烟气成分。
加热非燃烧卷烟发烟制品包括气雾产生装置、气雾冷却装置以及气雾过滤装置三部分；由气雾发生装置内部加热元件对气雾发生基体加热产生气雾，经气雾冷却装置的热传递而冷却降低气雾温度，再经气雾过滤装置进行烟气过滤。气雾冷却装置有薄片材料形成，该薄片材料一般选取金属箔、聚合物材料以及大体无孔的纸或者纸板，目前单一的材料往往不能较好地降低加热非燃烧卷烟气雾温度和水蒸气含量。
因此，本发明人在现有技术的基础之上，通过大量实验研究与总结分析，终于完成了本发明。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种气雾冷却复合材料。
本发明的另一个目的是提供所述气雾冷却复合材料的制备方法。
本发明的另一个目的是提供所述气雾冷却复合材料的用途。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种气雾冷却复合材料的制备方法。
该制备方法的步骤如下：
A、制备聚乳酸薄膜
按照聚乳酸与增韧剂的重量比1：0.06～0.17，利用高压熔体输送计量泵把聚乳酸熔体与增韧剂熔体送到熔体混合装置中，混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体使用吹膜机吹制得到所述的聚乳酸薄膜；
B、制备复合胶
将10～13重量份玉米淀粉、4～6重量份马铃薯淀粉、4～7重量份木薯淀粉与0.5～2.0重量份甘油溶于20～40重量份水中，搅拌均匀，得到的混合物溶液与天然乳胶液按照质量比1：0.05～0.17搅拌混合均匀，然后在硫化罐中进行常温硫化处理，静置2h熟成，得到所述的复合胶；
C、铝箔与聚乳酸薄膜复合
将步骤A得到的聚乳酸薄膜与铝箔在放卷张力10～20N与车速80～100m/min的条件下放卷；在施胶量1.5～3.0g/m2、复合压力0.2～1.0MPa与复合温度60～80℃的条件下，使用步骤B得到的复合胶将聚乳酸薄膜与铝箔复合得到所述的气雾冷却复合材料。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤A中，所述的增韧剂是聚三亚甲基碳酸酯或聚己内酯。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述的熔体混合装置是一种具有在温度170～200℃下加热保温与搅拌功能的混合釜。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，增韧改性聚乳酸熔体在温度170～200℃、吹胀比2～3：1、牵引速度2～5m/min与螺杆转速50～65rpm的条件下进行吹制。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的天然乳胶是NRLATEX。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述硫化处理时间是5～7h。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述铝箔的厚度是0.03～0.10mm。
本发明还涉及采用所述制备方法制备所得到的气雾冷却复合材料。
本发明还涉及所述的气雾冷却复合材料在生产烟用气雾冷却构件中的用途。
根据本发明的一种优选实施方式，所述气雾冷却复合材料在加热非燃烧卷烟产品被抽吸时能够将烟气中的水蒸汽含量降低以重量计30％以上，气雾温度降低25℃以上。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种气雾冷却复合材料的制备方法。
该制备方法的步骤如下：
A、制备聚乳酸薄膜
按照聚乳酸与增韧剂的重量比1：0.06～0.17，利用高压熔体输送计量泵把聚乳酸熔体与增韧剂熔体送到熔体混合装置中，混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体使用吹膜机吹制得到所述的聚乳酸薄膜；
在本发明中，增韧剂在制备聚乳酸薄膜中的基本作用是降低聚乳酸材料脆性和提高抗冲击性能。
根据本发明，所述的增韧剂是聚三亚甲基碳酸酯或聚己内酯，它们都是目前市场上销售的产品，例如由深圳市博立生物材料有限公司以商品名PTMC BL-T050销售的聚三亚甲基碳酸酯、由东莞市静天塑胶原料有限公司以商品名PCL 6500销售的聚己内酯。
根据本发明，增韧剂的量为1时，如果聚乳酸的量在0.06～0.17范围内，随着增韧剂量增大，材料脆性逐渐降低，抗冲击性能逐渐提高；如果增韧剂的量小于0.06，则聚乳酸材料的脆性和抗冲击性能改善不明显；增韧剂量大于0.17时改善效果趋于平稳；因此，增韧剂的量为0.06～0.17是恰当的。
本发明使用的高压熔体输送计量泵是目前市场上销售的产品，例如由郑州巴特熔体泵有限公司以商品名巴特/ZB-H销售的产品。
在本发明中，所述的熔体混合装置是一种具有在温度170～200℃下加热保温与搅拌功能的混合釜，它是目前市场上销售的产品，例如由威海环宇化工机械有限公司以商品名100L高温混合斧销售的产品。
在本发明中，高压熔体输送计量泵与熔体混合装置是通过熔体输送管道连接起来的，这种管道具有保温温度为170～200℃的功能，它的长度通常是2～50m。
根据本发明，增韧改性聚乳酸熔体在温度170～200℃、吹胀比2～3：1、牵引速度2～5m/min与螺杆转速50～65rpm的条件下进行吹制。
在本发明中，可以使用一台或多台吹膜机进行吹制。
本发明使用的吹膜机是目前市场上销售的产品，例如由瑞安市德邦机械有限公司以商品名SJ-GS销售的产品。
B、制备复合胶
将10～13重量份玉米淀粉、4～6重量份马铃薯淀粉、4～7重量份木薯淀粉与0.5～2.0重量份甘油溶于20～40重量份水中，搅拌均匀，得到的混合物溶液与天然乳胶液按照质量比1：0.05～0.17搅拌混合均匀，然后在硫化罐中进行常温硫化处理，静置2h熟成，得到所述的复合胶；
在本发明中，玉米淀粉、马铃薯淀粉与木薯淀粉的基本作用改善复合胶的综合性能使其具有较好的预压性能和胶合性能；本发明使用的玉米淀粉、马铃薯淀粉与木薯淀粉的粒度通常是400～600目；它们都是目前市场上销售的食品级淀粉产品。
甘油的基本作用是作为增塑剂，进一步提高复合胶的实用性；
在本发明中，马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘油与水的用量在所述范围内时，玉米淀粉的用量在10～13重量份内随着用量的增加，预压性能得以提高；如果玉米淀粉的用量小于10重量份，则预压性能提高不明显，如果玉米淀粉的用量高于13重量份，则预压性能反而急剧下降；因此，玉米淀粉的用量为10～13重量份是合适的。
同样地，玉米淀粉、木薯淀粉、甘油与水的用量在所述范围内时，马铃薯淀粉的用量在4～6重量份内随着用量的增加，预压性能得以提高；如果马铃薯淀粉的用量小于4重量份，则预压性能提高不明显，如果马铃薯淀粉的用量高于6重量份，则预压性能反而下降；因此，马铃薯淀粉的用量为4～6重量份是恰当的。
玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉与水的用量在所述范围内时，甘油的用量在0.5～2.0重量份内随着用量的增加，则塑化效果得以提高；如果甘油的用量小于0.5重量份，则塑化效果没有提升，如果甘油的量高于2.0重量份，则塑化效果反而会急剧降低；因此，甘油的用量为0.5～2.0重量份是恰当的。
在本发明中，水的用量如果超过所述范围时，则使得复合胶稳定性降低，进而影响胶合性能。
本发明使用的天然乳胶是NR LATEX，它是目前市场上销售的产品，例如由由上海立深行国际贸易有限公司以商品名天然乳胶NR LATEX销售的产品。
根据本发明，所述混合物溶液的用量为1时，天然乳胶液的用量在0.05～0.17范围内，随着天然乳胶液用量的增加，复合胶的稳定性及胶合性能得以提升，如果天然乳胶液用量小于0.05，则复合胶的稳定性没有变化，胶合性能也偏低；如果天然乳胶液用量高于0.17则稳定性没有变化，胶合性能反而会降低。因此，天然乳胶液的用量为0.05～0.17是恰当的。
在本发明中，在硫化罐中进行常温硫化处理的基本目的是改善乳胶物理机械性能，静置熟成的基本作用提高复合胶的稳定性。
根据本发明，所述硫化处理时间是5～7h。
本发明使用的硫化罐是目前市场上销售的产品，例如由诸城市安泰机械有限公司以商品名硫化罐R2017-345销售的产品。
C、铝箔与聚乳酸薄膜复合
将步骤A得到的聚乳酸薄膜与铝箔在放卷张力10～20N与车速80～100m/min的条件下放卷；在施胶量1.5～3.0g/m2、复合压力0.2～1.0MPa与复合温度60～80℃的条件下，使用步骤B得到的复合胶将聚乳酸薄膜与铝箔复合得到所述的气雾冷却复合材料。
根据本发明，所述铝箔的厚度是0.03～0.10mm。
将聚乳酸薄膜与铝箔复合所使用的设备是涂布复合机，它是目前市场上销售的产品，例如由汕头新中阳机械厂公司销售的高速涂布复合机TB1100S1。
本发明还涉及采用所述制备方法制备所得到的气雾冷却复合材料。
本发明还涉及所述的气雾冷却复合材料在生产烟用气雾冷却构件中的用途。
根据本发明，与常规烟卷抽吸相比，本发明气雾冷却复合材料在加热非燃烧卷烟产品被抽吸时能够将烟气中的水蒸汽含量降低以重量计30％以上，气雾温度降低25℃以上。
其中，水蒸汽含量是根据气相色谱法在温度22±2℃，相对湿度60±5％条件下测定得到的，气雾温度是根据热电偶法在温度22±2℃，相对湿度60±2％条件下测定得到的
[有益效果]
本发明的有益效果是：本发明采用的聚乳酸薄膜为可生物降解的薄膜，同时本发明提供的复合胶以生物材料为主要原料，不会挥发任何有害物质。由本发明气雾冷却复合材料制成的气雾冷却构件能够在加热非燃烧卷烟产品被抽吸时有效降低气雾温度25℃以上和水蒸气含量以重量计30％以上，提升卷烟整体抽吸品质。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：本发明气雾冷却复合材料的制备
该实施例的实施步骤如下：
A、制备聚乳酸薄膜
按照聚乳酸与聚三亚甲基碳酸酯增韧剂的重量比1：0.17，利用由郑州巴特熔体泵有限公司以商品名巴特/ZB-H销售的高压熔体输送计量泵，把聚乳酸熔体与增韧剂熔体送到具有在温度180℃下加热保温与搅拌功能的熔体混合装置中，混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体使用由瑞安市德邦机械有限公司以商品名SJ-GS销售的吹膜机在温度180℃、吹胀比2：1、牵引速度4m/min与螺杆转速50rpm的条件下吹制得到所述的聚乳酸薄膜；
B、制备复合胶
将10重量份玉米淀粉、5重量份马铃薯淀粉、7重量份木薯淀粉与1.5重量份甘油溶于34重量份水中，搅拌均匀，得到的混合物溶液与NR LATEX天然乳胶液按照质量比1：0.05搅拌混合均匀，然后在硫化罐中进行常温硫化处理5h，静置2h熟成，得到所述的复合胶；
C、铝箔与聚乳酸薄膜复合
将步骤A得到的聚乳酸薄膜与厚度为0.03mm的铝箔在放卷张力10N与车速86m/min的条件下放卷；在施胶量2.6g/m2、复合压力0.2MPa与复合温度60℃的条件下，使用步骤B得到的复合胶将聚乳酸薄膜与铝箔复合得到所述的气雾冷却复合材料。
按照本说明书描述的方法测定确定，与常规加热非燃烧卷烟产品相比，该实施例制备的气雾冷却复合材料用于加热非燃烧卷烟，能够在加热非燃烧卷烟产品被抽吸时将烟气中的水蒸汽含量降低以重量计35％，气雾温度降低25℃。
实施例2：本发明气雾冷却复合材料的制备
该实施例的实施步骤如下：
A、制备聚乳酸薄膜
按照聚乳酸与聚三亚甲基碳酸酯增韧剂的重量比1：0.06，利用由郑州巴特熔体泵有限公司以商品名巴特/ZB-H销售的高压熔体输送计量泵，把聚乳酸熔体与增韧剂熔体送到具有在温度170℃下加热保温与搅拌功能的熔体混合装置中，混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体使用由瑞安市德邦机械有限公司以商品名SJ-GS销售的吹膜机在温度170℃、吹胀比3：1、牵引速度2m/min与螺杆转速65rpm的条件下吹制得到所述的聚乳酸薄膜；
B、制备复合胶
将13重量份玉米淀粉、4重量份马铃薯淀粉、4重量份木薯淀粉与0.5重量份甘油溶于20重量份水中，搅拌均匀，得到的混合物溶液与NR LATEX天然乳胶液按照质量比1：0.08搅拌混合均匀，然后在硫化罐中进行常温硫化处理6h，静置2h熟成，得到所述的复合胶；
C、铝箔与聚乳酸薄膜复合
将步骤A得到的聚乳酸薄膜与厚度为0.05mm的铝箔在放卷张力20N与车速80m/min的条件下放卷；在施胶量1.5g/m2、复合压力0.4MPa与复合温度65℃的条件下，使用步骤B得到的复合胶将聚乳酸薄膜与铝箔复合得到所述的气雾冷却复合材料。
按照本说明书描述的方法测定确定，与常规加热非燃烧卷烟产品相比，该实施例制备的气雾冷却复合材料用于加热非燃烧卷烟，能够在加热非燃烧卷烟产品被抽吸时将烟气中的水蒸汽含量降低以重量计32％，气雾温度降低28℃。
实施例3：本发明气雾冷却复合材料的制备
该实施例的实施步骤如下：
A、制备聚乳酸薄膜
按照聚乳酸与聚己内酯增韧剂的重量比1：0.09，利用由郑州巴特熔体泵有限公司以商品名巴特/ZB-H销售的高压熔体输送计量泵，把聚乳酸熔体与增韧剂熔体送到具有在温度200℃下加热保温与搅拌功能的熔体混合装置中，混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体使用由瑞安市德邦机械有限公司以商品名SJ-GS销售的吹膜机在温度200℃、吹胀比2：1、牵引速度5m/min与螺杆转速55rpm的条件下吹制得到所述的聚乳酸薄膜；
B、制备复合胶
将11重量份玉米淀粉、6重量份马铃薯淀粉、5重量份木薯淀粉与1.0重量份甘油溶于40重量份水中，搅拌均匀，得到的混合物溶液与NR LATEX天然乳胶液按照质量比1：0.12搅拌混合均匀，然后在硫化罐中进行常温硫化处理7h，静置2h熟成，得到所述的复合胶；
C、铝箔与聚乳酸薄膜复合
将步骤A得到的聚乳酸薄膜与厚度为0.08mm的铝箔在放卷张力13N与车速100m/min的条件下放卷；在施胶量3.0g/m2、复合压力0.8MPa与复合温度80℃的条件下，使用步骤B得到的复合胶将聚乳酸薄膜与铝箔复合得到所述的气雾冷却复合材料。
按照本说明书描述的方法测定确定，与常规加热非燃烧卷烟产品相比，该实施例制备的气雾冷却复合材料用于加热非燃烧卷烟，能够在加热非燃烧卷烟产品被抽吸时将烟气中的水蒸汽含量降低以重量计30％，气雾温度降低30℃。
实施例4：本发明气雾冷却复合材料的制备
该实施例的实施步骤如下：
A、制备聚乳酸薄膜
按照聚乳酸与聚己内酯增韧剂的重量比1：0.13，利用由郑州巴特熔体泵有限公司以商品名巴特/ZB-H销售的高压熔体输送计量泵，把聚乳酸熔体与增韧剂熔体送到具有在温度190℃下加热保温与搅拌功能的熔体混合装置中，混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体使用由瑞安市德邦机械有限公司以商品名SJ-GS销售的吹膜机在温度190℃、吹胀比3：1、牵引速度3m/min与螺杆转速60rpm的条件下吹制得到所述的聚乳酸薄膜；
B、制备复合胶
将12重量份玉米淀粉、5重量份马铃薯淀粉、6重量份木薯淀粉与2.0重量份甘油溶于26重量份水中，搅拌均匀，得到的混合物溶液与NR LATEX天然乳胶液按照质量比1：0.17搅拌混合均匀，然后在硫化罐中进行常温硫化处理6h，静置2h熟成，得到所述的复合胶；
C、铝箔与聚乳酸薄膜复合
将步骤A得到的聚乳酸薄膜与厚度为0.10mm的铝箔在放卷张力17N与车速94m/min的条件下放卷；在施胶量2.0g/m2、复合压力1.0MPa与复合温度75℃的条件下，使用步骤B得到的复合胶将聚乳酸薄膜与铝箔复合得到所述的气雾冷却复合材料。
按照本说明书描述的方法测定确定，与常规加热非燃烧卷烟产品相比，该实施例制备的气雾冷却复合材料用于加热非燃烧卷烟，能够在加热非燃烧卷烟产品被抽吸时将烟气中的水蒸汽含量降低以重量计38％，气雾温度降低26℃。

Claims (10)

1.一种气雾冷却复合材料的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：
A、制备聚乳酸薄膜
按照聚乳酸与增韧剂的重量比1：0.06～0.17，利用高压熔体输送计量泵把聚乳酸熔体与增韧剂熔体送到熔体混合装置中，混合均匀，得到增韧改性的聚乳酸熔体使用吹膜机吹制得到所述的聚乳酸薄膜；
B、制备复合胶
将10～13重量份玉米淀粉、4～6重量份马铃薯淀粉、4～7重量份木薯淀粉与0.5～2.0重量份甘油溶于20～40重量份水中，搅拌均匀，得到的混合物溶液与天然乳胶液按照质量比1：0.05～0.17搅拌混合均匀，然后在硫化罐中进行常温硫化处理，静置2h熟成，得到所述的复合胶；
C、铝箔与聚乳酸薄膜复合
将步骤A得到的聚乳酸薄膜与铝箔在放卷张力10～20N与车速80～100m/min的条件下放卷；在施胶量1.5～3.0g/m2、复合压力0.2～1.0MPa与复合温度60～80℃的条件下，使用步骤B得到的复合胶将聚乳酸薄膜与铝箔复合得到所述的气雾冷却复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，所述的增韧剂是聚三亚甲基碳酸酯或聚己内酯。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，所述的熔体混合装置是一种具有在温度170～200℃下加热保温与搅拌功能的混合釜。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，增韧改性聚乳酸熔体在温度170～200℃、吹胀比2～3：1、牵引速度2～5m/min与螺杆转速50～65rpm的条件下进行吹制。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，所述的天然乳胶是NRLATEX。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，所述硫化处理时间是5～7h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤C中，所述铝箔的厚度是0.03～0.10mm。
8.根据权利要求1-7所述制备方法制备所得到的气雾冷却复合材料。
9.根据权利要求8所述的气雾冷却复合材料在生产烟用气雾冷却构件中的用途。
10.根据权利要求8所述的用途，其特征在于所述气雾冷却复合材料在加热非燃烧卷烟产品被抽吸时能够将烟气中的水蒸汽含量降低以重量计30％以上，气雾温度降低25℃以上。
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