CN108142992B - 一种模拟爆珠功能的相变复合材料及其生产方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种模拟爆珠功能的相变复合材料及其生产方法，属于滤嘴中的过滤插入物制造技术领域。解决现有爆珠香烟及普通凝胶滤嘴制造成本以及物质挥发方面的问题。该复合材料由中空软管以及包裹在软管内的缓释凝胶组成，其整体长度为普通滤棒长度的1/3—2/3，通过将凝胶和软管在成型时一起复合制备得到，该复合材料可以提高保香性能，以及香味物质挥发的层次感，为消费者提供了更多的选择，并且生产制造成本低，对于香精的适应性较广，产品形式丰富。

Description

一种模拟爆珠功能的相变复合材料及其生产方法和应用
技术领域
本发明涉及滤嘴中的过滤插入物制造技术领域，具体涉及一种利用凝胶模拟传统爆珠功能的复合材料及其制备方法。
背景技术
“爆珠”添加是一种卷烟赋香的创新技术，是一种卷烟过滤嘴生产成型技术，在过滤嘴的生产过程中植入一粒或者多粒易捏破的香味胶囊，实现在卷烟吸食过程中人为可控的特色香味释放，减少外界环境对吸味的影响和造成的香精损失，丰富卷烟吸食口味，实现吸食过程的保润增湿。
目前的爆珠产品呈现多元化和高端化。
国外的主要烟草企业采用该技术的目的是通过爆珠内所含的香精给混合型卷烟赋香，所赋香味主要集中为薄荷香、水果香、可可香等传统香型。
国内烟草企业则不同，“爆珠添加”技术不单单是一种丰富卷烟香气的技术手段，更是中式卷烟品类构建的重要支撑，国内各工业企业均将“爆珠添加技术”作为品类支撑的重要手段，应用于各自品牌中的形象规格，2016年准产在销的爆珠卷烟中，零售价均在300元/条以上，其中，售价在800元/条以上的占总数的70%以上。
高价意味着产品的受众有限，技术的应用领域小，市场有限，且无法快速获得技术研发投入的回报，一定程度上会影响技术的继续发展，从技术角度看，由于爆珠需要添加特殊的溶剂，并非所有香精都适用，导致了爆珠对香精的适应性较窄。
爆珠香烟的使用效果还跟其爆珠的捏破难易程度息息相关，部分香烟滤棒中的爆珠较难捏破，严重影响了消费者使用时的感受，甚至导致消费者因此无意去捏破爆珠，使爆珠完全散失了存在的意义。
另外，爆珠香烟的赋香或保润等功能，具有一个显著的特点，即“非有即无”，为了保证留香效果，所有的香味物质均密封保存在爆珠内，如果不捏破，则与普通滤棒香烟一样，捏破以后，其内容物质的挥发较为直接及快速，往往出现前期抽吸时香味较浓郁，到后期则味道淡薄，香味挥发整体呈现由强至弱的趋势，整只香烟的吸味前后差别较大。
凝胶滤棒，是在滤棒中加入增香缓释凝胶，利用凝胶常温下留香性能好、以及在抽吸时烟气温度作用下挥发释放性好的特点所制备的新型滤棒。
例如“一种复合凝胶香味缓释颗粒及其制备方法与它的用途201610764049 .3”，其制备方法包括配制原料混合物溶液、制备复合凝胶与添加香料等步骤，以聚乙二醇与β-环糊精、明胶等复合制成的凝胶作为材料制得的颗粒，能够有效增加颗粒滤棒加香量，加香均匀性、可控性和稳定性。
以及“一种线状复合凝胶香味缓释滤棒及其制备方法与它的用途，201610064101.4”，涉及一种线状复合凝胶香味缓释滤棒及其制备方法与它的用途，不需要以传统的棉线或合成纤维制成的香线作为载体，以聚乙二醇与壳聚糖羧甲基纤维素钠复合制成的凝胶线模拟传统香线。
上述两种类型的凝胶滤棒，都是将凝胶直接与丝束结合，这种方式的优点在于添加凝胶时工艺简单，不需要对现有的滤棒成型工艺做修改，但正常保存时其留香效果不如爆珠香烟，并且在抽吸时凝胶受热就整体挥发，香味物质的挥发速度较快，持续性欠佳。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种模拟爆珠功能的相变复合材料及其生产方法。
本发明首先提供了一种模拟爆珠功能的相变复合材料，其特征在于，由符合安全性能要求的中空软管以及包裹在软管内的缓释相变材料组成，其整体长度为普通滤棒长度的1/3—2/3，所述软管具有回弹性。
所述软管的外径为3-6mm，内径为2-4mm。
所述软管是医用级或食品级的PVC软管、PE软管、硅胶管中的任意一种。
所述软管的径向截面是圆形、多边形，或者是异形中的任意一种。
所述软管内部设置贯穿其首尾的内隔构件，将软管内部分隔成两个以上的相等或不相等的独立空间，不同的空间容纳不同的相变材料，或根据不同空间的大小分别设置不同用量的相变材料，实现不同相变材料的混合挥发，自动调节香味。
所述模拟爆珠功能的相变复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、相变材料的配制
按照重量份数计算，将60-85份聚乙二醇、7-25份硬脂酸、2-5份β环糊精、6-10份丙二醇混合均匀，然后将上述混合物与水按照重量比为15:1～30:1的比例搅拌混合，在70-100℃条件下水浴加热并保持0.2-0.5h小时使其溶解得到透明液体，然后按照重量计，透明液体与香味物质按重量比1:0.5～ 1:5的比例，往透明液体中添加香味物质，混合均匀制得相变材料，将其转移至相变材料料槽（3）中，并通过水浴保温桶维持温度在70℃- 100℃条件下，使相变材料保持液态待用；
B、软管的制备
按照重量份数计算，将100份聚氯乙烯树脂、10份邻苯二甲酸二辛酯、30-40份高分子两聚酯增塑剂、0.1-0.5份单油酸甘油酯以及0.5-3 份粒径为10-15μm的活性炭粉混合均匀，加热至120-140℃使混合物熔化至胶状；
C、相变材料与软管复合制备复合材料
将步骤A中所得的液态相变材料通过流量泵沿加热管送至软管挤塑头处，将步骤B中的胶状混合物通过供料管同样送至软管挤塑头处，挤塑头的温度为160-170℃，液态相变材料通过挤塑头上设置的部分排气孔进入内部，并在所述胶状混合物成型过程中封口之前被包埋进胶状混合物中，二者复合成型后形成软管内填充相变材料的复合结构，之后软管进入水冷槽进行冷却，软管内的相变材料也凝固成固态，从而得到相变复合材料，之后将其收卷即可。
所述水冷槽中冷却水的温度控制在5-10℃。
所述香味物质是天然植物提取香料以及合成香料中的任意一种或任意两种以上的组合物。
本发明还提供了一种模拟爆珠功能的相变复合材料在卷烟滤棒中的应用，其特征在于，将所述相变复合材料与丝束复合后通过滤棒成型设备制得滤棒，复合材料在滤棒中的位置以中心位置最佳,其长度短于滤棒丝束,以在挤压后相变材料不渗出丝束端部为宜。
优选的，所述与丝束复合成型的模拟爆珠功能的相变复合材料，其软管的径向截面是圆形、多边形，或者是异形中的任意一种，且在软管内部由内隔构件分隔成的两个以上的相等或不相等的独立空间中容纳不同的相变材料，或根据不同空间的大小分别设置不同用量的相变材料，实现不同相变材料的混合挥发，自动调节香味。
本发明还提供了一种模拟爆珠功能的相变复合材料在卷烟滤棒中的应用，其特征在于，预先制备模拟爆珠功能的相变复合材料，并将其制备成与其复合的丝束等长度的滤棒，然后与普通滤棒复合制备多元滤棒。
优选的，采用一段预先制备的滤棒与一段普通滤棒复合制备二元滤棒，且含有模拟爆珠功能的相变复合材料的滤棒设置在靠近烟丝段一侧。
优选的，采用一段预先制备的滤棒与两段普通滤棒复合制备三元滤棒，且含有模拟爆珠功能的相变复合材料的滤棒设置在两段普通滤棒中间。
该相变复合材料使用时可模拟爆珠香烟的使用，通过对复合材料进行挤压，将软管内填充的相变材料从其上下两端挤压出来，使其具备了单独使用凝胶所具有的整体挥发、香味物质挥发速度较快的特点，同时由于挤出的相变材料分布在两端，其挥发成型从头至尾的一致性，持续效果优于爆珠加香方式；同时，该复合材料在不进行挤压时，由于相变材料填充在软管内，其释放方式为缓慢释放，并且呈现逐步增强的趋势，这是爆珠加香以及普通凝胶添加方式所不具备的独特之处。
综合来讲，本发明所述的模拟爆珠功能的相变复合材料能够保持相变材料本身原有的优点，此外还具有另外四个优点：其一，将相变材料与软管复合后可以提高保香性能，以及香味物质挥发的层次感；二，所述模拟爆珠功能的相变复合材料在模拟爆珠的使用方式后，又能还原普通相变材料所具有的整体挥发、香味物质挥发速度较快的优点，为消费者提供了更多的选择；第三，本发明的生产制造成本远低于传统的爆珠，以较低的成本基本实现了爆珠功能、且丰富了使用方式，使最终产品的定价销售具有较大优势，有利于快速获得技术研发投入的回报，进而继续促进技术的进一步发展；四，该复合材料对于香精的适应性较广，结合软管成型的不同形式，例如将软管成型为三等分结构，每一分隔内设置不同香味的相变材料，通过简单的物理手段实现包括三种香味物质的复合型味道产品，相比于传统的通过化学物质调配组合以获得复合味道的方式，不论是技术复杂性、技术风险以及成功率，本发明所述的复合材料均具有明显的优势。
附图说明
图1是实施例1所述的复合材料的结构示意图。
图2是实施例2所述的复合材料的结构示意图。
图3是实施例3所述的复合材料的结构示意图。
图4是所述复合材料的生产流程图。
图5是所述相变材料料槽的结构示意图。
图中，软管（1）、相变材料（2）、相变材料料槽（3）、流量泵（4）、挤塑头（5）、内隔构件（6）、水冷槽（7）。
具体实施方式
实施例1
如图1、4、5所示，本实施例一种模拟爆珠功能的相变复合材料，由食品级PVC中空软管（1）以及包裹在软管（1）内的缓释相变材料（2）组成，其整体长度为普通滤棒长度的1/3，软管（1）的外径为3mm，内径为2mm，所述软管（1）的径向截面是圆形，内部无内隔构件（6）。
所述模拟爆珠功能的相变材料（2）复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、相变材料的配制
按照重量份数计算，将80份聚乙二醇、10份硬脂酸、2份β环糊精、8份丙二醇混合均匀，然后将上述混合物与水按照重量比为18：1的比例搅拌混合，在95 ℃条件下，水浴加热0.5小时使其溶解得到透明液体，然后按照重量计，透明液体与香味物质按重量比1 ： 0.8的比例，往透明液体中添加香味物质，混合均匀制得相变材料（2），将其转移至相变材料料槽（3）中，并通过水浴保温桶维持温度在90 ℃条件下，使相变材料（2）保持液态待用；
B、软管的制备
按照重量份数计算，将100份聚氯乙烯树脂、10份邻苯二甲酸二辛酯、30-40份高分子两聚酯增塑剂、0.1-0.5份单油酸甘油酯以及2份粒径为10-15μm的活性炭粉混合均匀，加热至120-140℃使混合物熔化至胶状；
C、相变材料与软管复合
将步骤A中所得的液态相变材料（2）通过流量泵（4）沿加热管送至软管挤塑头（5）处，将步骤B中的胶状混合物通过供料管同样送至软管挤塑头（5）处，挤塑头（5）的温度为160-170℃，液态相变材料（2）通过挤塑头（5）上设置的部分排气孔进入内部，并在所述胶状混合物成型过程中封口之前被包埋进胶状混合物中，二者复合成型后形成软管（1）内填充相变材料（2）的复合结构，之后软管（1）进入水冷槽（7）进行冷却，软管（1）内的相变材料（2）也凝固成固态，从而得到相变材料（2）复合材料，之后将其收卷即可。所述水冷槽（7）中冷却水的温度控制在10℃。
实施例2
如图2、4、5所示，本实施例一种模拟爆珠功能的相变复合材料，由食品级PVC中空软管（1）以及包裹在软管（1）内的缓释相变材料（2）组成，其整体长度为普通滤棒长度的2/3，软管（1）的外径为5mm，内径为3.5mm，所述软管（1）的径向截面是圆形，所述软管（1）内部设置贯穿其首尾的内隔构件（6），将软管（1）内部分隔成两个相等的独立空间，不同的空间容纳不同的相变材料（2），实现不同相变材料（2）的混合挥发，自动调节香味。
所述模拟爆珠功能的相变材料（2）复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、相变材料的配制
按照重量份数计算，将70份聚乙二醇、15份硬脂酸、3份β环糊精、 12份丙二醇混合均匀，然后将上述混合物与水按照重量比为25：1的比例搅拌混合，在90 ℃条件下，水浴加热0.3小时使其溶解得到透明液体，然后按照重量计，透明液体与香味物质按重量比1:2 的比例，往透明液体中添加香味物质，混合均匀制得相变材料（2），将其转移至相变材料料槽（3）中，并通过水浴保温桶维持温度在85℃条件下，使相变材料（2）保持液态待用；
B、软管的制备
按照重量份数计算，将100份聚氯乙烯树脂、10份邻苯二甲酸二辛酯、30-40份高分子两聚酯增塑剂、0.1-0.5份单油酸甘油酯以及1份粒径为10-15μm的活性炭粉混合均匀，加热至120-140℃使混合物熔化至胶状；
C、相变材料与软管复合
将步骤A中所得的液态相变材料（2）通过流量泵（4）沿加热管送至软管挤塑头（5）处，将步骤B中的胶状混合物通过供料管同样送至软管挤塑头（5）处，挤塑头（5）的温度为160-170℃，液态相变材料（2）通过挤塑头（5）上设置的部分排气孔进入内部，并在所述胶状混合物成型过程中封口之前被包埋进胶状混合物中，二者复合成型后形成软管（1）内填充相变材料（2）的复合结构，之后软管（1）进入水冷槽（7）进行冷却，软管（1）内的相变材料（2）也凝固成固态，从而得到相变材料（2）复合材料，之后将其收卷即可。所述水冷槽（7）中冷却水的温度控制在8℃。
实施例3
如图3、4、5所示，本实施例一种模拟爆珠功能的相变复合材料，由食品级PVC中空软管（1）以及包裹在软管（1）内的缓释相变材料（2）组成，其整体长度为普通滤棒长度的1/2，软管（1）的外径为6mm，内径为4mm，所述软管（1）的径向截面是圆形，所述软管（1）内部设置贯穿其首尾的内隔构件（6），将软管（1）内部分隔成三个相等的独立空间，不同的空间容纳不同的相变材料（2），实现不同相变材料（2）的混合挥发，自动调节香味。
所述模拟爆珠功能的相变材料（2）复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、相变材料（2）的配制
按照重量份数计算，将60份聚乙二醇、20 份硬脂酸、4份β环糊精 、16份丙二醇混合均匀，然后将上述混合物与水按照重量比为30 ：1的比例搅拌混合，在 85℃条件下，水浴加热0.2小时使其溶解得到透明液体，然后按照重量计，透明液体与香味物质按重量比1： 3的比例，往透明液体中添加香味物质，混合均匀制得相变材料（2），将其转移至相变材料料槽（3）中，并通过水浴保温桶维持温度在 80 ℃条件下，使相变材料（2）保持液态待用；
B、软管的制备
按照重量份数计算，将100份聚氯乙烯树脂、10份邻苯二甲酸二辛酯、30-40份高分子两聚酯增塑剂、0.1-0.5份单油酸甘油酯以及 0.7 份粒径为10-15μm的活性炭粉混合均匀，加热至120-140℃使混合物熔化至胶状；
C、相变材料与软管复合制备复合材料
将步骤A中所得的液态相变材料（2）通过流量泵（4）沿加热管送至软管挤塑头（5）处，将步骤B中的胶状混合物通过供料管同样送至软管挤塑头（5）处，挤塑头（5）的温度为160-170℃，液态相变材料（2）通过挤塑头（5）上设置的部分排气孔进入内部，并在所述胶状混合物成型过程中封口之前被包埋进胶状混合物中，二者复合成型后形成软管（1）内填充相变材料（2）的复合结构，之后软管（1）进入水冷槽（7）进行冷却，软管（1）内的相变材料（2）也凝固成固态，从而得到相变材料（2）复合材料，之后将其收卷即可。所述水冷槽（7）中冷却水的温度控制在6℃。

Claims (3)

1.一种模拟爆珠功能的相变复合材料的制备方法，所述相变复合材料由符合安全性能要求的中空软管以及包裹在软管内的缓释相变材料组成，其整体长度为普通滤棒长度的1/3—2/3，所述软 管具有回弹性;所述软管的外径为3-6mm，内径为2-4mm，其特征在于，包括以下步骤：
A、相变材料的配制
按照重量份数计算，将60-85份聚乙二醇、7-25份硬脂酸、2-5份β环糊精、6-10份丙二醇混合均匀，然后将上述混合物与水按照重量比为15:1～30:1的比例搅拌混合，在70-100℃条件下水浴加热并保持0.2-0.5h小时使其溶解得到透明液体，然后按照重量计，透明液体与香味物质按重量比1:0.5～ 1:5的比例，往透明液体中添加香味物质，混合均匀制得相变材料，将其转移至相变材料料槽（3）中，并通过水浴保温桶维持温度在70℃-100℃条件下，使相变材料保持液态待用；
B、软管的制备
按照重量份数计算，将100份聚氯乙烯树脂、10份邻苯二甲酸二辛酯、30-40份高分子两聚酯增塑剂、0.1-0.5份单油酸甘油酯以及0.5-3份粒径为10-15μm的活性炭粉混合均匀，加热至120-140℃使混合物熔化至胶状；
C、相变材料与软管复合制备复合材料
将步骤A中所得的液态相变材料通过流量泵沿加热管送至软管挤塑头处，将步骤B中的胶状混合物通过供料管同样送至软管挤塑头处，挤塑头的温度为160-170℃，液态相变材料通过挤塑头上设置的部分排气孔进入内部，并在所述胶状混合物成型过程中封口之前被包埋进胶状混合物中，二者复合成型后形成软管内填充相变材料的复合结构，之后软管进入水冷槽进行冷却，软管内的相变材料也凝固成固态，从而得到相变复合材料，之后将其收卷即可。
2.根据权利要求1所述的一种模拟爆珠功能的相变复合材料的制备方法，其特征在于，所述水冷槽中冷却水的温度控制在5-10℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种模拟爆珠功能的相变复合材料的制备方法，其特征在于，所述香味物质是天然植物提取香料以及合成香料中的任意一种或任意两种以上的组合物。
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