CN110528283A - 一种聚乳酸烟用丝束专用油剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚乳酸烟用丝束专用油剂及其制备方法,油剂由原油和去离子水调配得到。原油含有以下重量份的原料:聚乙二醇400双月桂酸酯(PEG400DL)30~40份、蓖麻油聚氧乙烯醚(HEL‑20)15~20份、脂肪醇醚磷酸酯钾盐(MOA‑3PK‑70)15~20份、月桂酸聚氧乙烯酯(LAE‑9)15~20份、十二烷基二甲基甜菜碱(BS‑12)10~20份、失水山梨醇脂肪酸酯(S‑40)15~25份、去离子水10份。该油剂用于聚乳酸烟用丝束的生产中,不仅改善了丝束的品质,而且提高了生产效率,降低了成本,使得聚乳酸丝束达到国家标准和下游滤棒成型加工要求。

Description

一种聚乳酸烟用丝束专用油剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及卷烟烟用丝束领域,具体涉及一种聚乳酸烟用丝束专用油剂及其制备方法。
背景技术
目前,国内外市场上商品化应用的过滤嘴材料主要为醋酸纤维素丝束和聚丙烯丝束,其中醋酸纤维素纤维的用量占到了90%以上,由于性能优异,主要用在中高档卷烟中,然而醋酸纤维素丝束的原料完全进口,技术装备主要依赖外国公司;聚丙烯丝束过滤效果不佳,只能用于低档烟中。
聚乳酸丝束有以下优点:1)聚乳酸吸附性能优异,可替代醋酸纤维素用在中高档卷烟中;2)来源可再生,生物可降解,主要原料是玉米、木薯、秸秆等农作物及废弃物,推广应用可缓解能源危机、保护生态环境、减少温室气体排放;3)生产工艺简单环保,通过熔融纺丝法制备聚乳酸丝束,解决了醋酸纤维素丝束生产过程复杂、投资大及大量丙酮溶剂环保问题。
中国专利CN 102080275A、CN104532386A、CN 102080278A、CN101624756A、CN108642601A、CN102747454A、CN105887224A、CN101889732A、CN102691121A、CN103074716A、CN108624979A、CN1961765A、CN 101023811A、CN105755575A、CN103088458A、CN102704030A、CN103103633A、CN107794590A、CN106222822A、CN105177737A、CN102493003A、CN108716029A等都涉及了聚乳酸丝束在卷烟领域的应用,但没有丝束用油剂的专业研究和应用结果。市场上聚乳酸丝束及滤棒的指标波动较大(CV值偏大),达不到烟用丝束国家标准,难以规模化应用。纺丝行业中油剂对纺丝尤其是烟用丝束的制备至关重要,中国专利申请CN102277735A涉及了聚乳酸烟用丝束的纺丝油剂,主要有非离子表面活性剂、食用植物油和水组成,其中非离子表面活性剂由可作为食品添加剂的司盘、吐温系列表面活性剂或甘油的脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等构成。通过大量实验验证,该油剂配方无法满足聚乳酸烟用丝束的生产,制备得到的聚乳酸丝束存在毛丝多、变异系数大、卷曲不均匀等不足。中国专利申请CN109338729A涉及了一种聚乳酸短纤的纺丝油剂,由平滑剂、集束剂、乳化剂和抗静电剂组成,其中抗静电剂占比35-57%;该配方可适合纺纱用聚乳酸短纤的工艺生产,但是在聚乳酸烟用丝束的生产应用过程中发现丝束集束差、指标不稳定、且卷曲后丝束松散无法在过滤嘴棒机器上成型加工。
因此,开发聚乳酸烟用丝束的专用油剂对环保材料聚乳酸在卷烟领域的推广应用意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乳酸烟用丝束专用油剂及其制备方法,该油剂可解决以下问题:1)现有的部分油剂组份不符合烟用丝束添加剂要求;2)现有的油剂稳定性不足,长时间放置分层浑浊、腐败;3)现有的油剂与聚乳酸丝束相容性差,毛丝多。
本发明提供的聚乳酸烟用丝束油剂是由原油、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)、失水山梨醇脂肪酸酯(S-40)和去离子水在一定工艺下调配得到。原油含有以下重量份的原料:聚乙二醇400双月桂酸酯(PEG400DL)30~40份、蓖麻油聚氧乙烯醚(HEL-20)15~20份、脂肪醇醚磷酸酯钾盐(MOA-3PK-70)15~20份、月桂酸聚氧乙烯酯(LAE-9)15~20份、去离子水10份。
本发明提供的油剂浓度为0.5~2.0%;优选浓度在0.8~1.5%。
本发明油剂使用的去离子水的电导率小于1us/cm,优选电导率小于0.5us/cm。
本发明还提供了聚乳酸烟用丝束油剂的制备方法,包含以下步骤:
1)原油调配
将原油各组分按照以下工艺配比要求:将聚乙二醇400双月桂酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇醚磷酸酯钾盐、月桂酸聚氧乙烯酯、去离子水加入到超声波混合反应釜中,设定反应釜温度为40~45℃,反应釜频率40~50KHz,反应时间30~45min。
2)油剂配置
原油100-150份、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)20份、失水山梨醇脂肪酸酯(S-40)15份,去离子水的量按照油剂浓度配比加入在高速剪切乳化机中,35~42℃和300r/min的条件下高速搅拌20~30min,静置10min后待用。
本发明提供的聚乳酸烟用丝束专用油剂具有如下优点:1)油剂组份符合烟用丝束添加剂要求;2)油剂稳定性好,长时间放置不分层浑浊、不腐败;3)油剂与聚乳酸丝束相容性好,毛丝少。
使用本聚乳酸烟用丝束专用油剂的烟用丝束及滤棒具有如下优点:
1、丝束毛丝少,生产过程稳定无缠辊现象,开车前纺速度达到1300-1500m/min,后纺速度200-280m/min;滤棒成型开松过程中无断丝,设备无停车。
2、丝束线密度变异系数≤1.5%、卷曲数27±3个/25mm、卷曲度变异系数≤12%、卷曲弹性回复率变异系数≤7%、疵点≤10mg/100g、无分股毛边;各项指标远高于烟用丝束国家标准。
3、制备的聚乳酸过滤嘴棒吸阻、圆周和硬度CV值均符合烟草标准,生产速度300-600m/min,与醋酸纤维素滤棒相当。
4、聚乳酸滤棒接装的卷烟“品吸”效果明显改善,口感细腻,无刺激干燥,综合口感与醋酸纤维素滤棒相当,其中刺激性指标优于醋酸纤维素滤棒。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1
1)原油原料包括:聚乙二醇400双月桂酸酯(PEG400DL)40份、蓖麻油聚氧乙烯醚(HEL-20)20份、脂肪醇醚磷酸酯钾盐(MOA-3PK-70)15份、月桂酸聚氧乙烯酯(LAE-9)15份和去离子水(0.3us/cm)10份。
2)油剂组份包括:电导率0.3us/cm的去离子水10000份、原油100份、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)20份和失水山梨醇脂肪酸酯(S-40)15份。
3)原油调配
将原油各组分按照工艺配比要求加入到超声波混合反应釜中,设定温度为45℃,频率40KHz,时间30min。
4)油剂配置
按照油剂浓度配比将各组份加入到高速剪切乳化机中,40℃和300r/min的条件下高速搅拌20min,静置10min后待用,得到的油剂浓度为1.23%。
实施例2
1)原油原料包括:聚乙二醇400双月桂酸酯(PEG400DL)35份、蓖麻油聚氧乙烯醚(HEL-20)20份、脂肪醇醚磷酸酯钾盐(MOA-3PK-70)20份、月桂酸聚氧乙烯酯(LAE-9)15份和去离子水(0.3us/cm)10份。
2)油剂组份包括:电导率0.3us/cm的去离子水10000份、原油150份、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)20份和失水山梨醇脂肪酸酯(S-40)15份。
3)原油调配
将原油各组分按照工艺配比要求加入到超声波混合反应釜中,设定温度为40℃,频率45KHz,时间40min。
4)油剂配置
按照油剂浓度配比将各组份加入到高速剪切乳化机中,35℃和300r/min的条件下高速搅拌20min,静置10min后待用,得到的油剂浓度为1.62%。
实施例3
1)原油原料包括:聚乙二醇400双月桂酸酯(PEG400DL)35份、蓖麻油聚氧乙烯醚(HEL-20)15份、脂肪醇醚磷酸酯钾盐(MOA-3PK-70)20份、月桂酸聚氧乙烯酯(LAE-9)20份和去离子水(0.3us/cm)10份。
2)油剂组份包括:电导率0.3us/cm的去离子水10000份、原油120份、十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)20份和失水山梨醇脂肪酸酯(S-40)15份。
3)原油调配
将原油各组分按照工艺配比要求加入到超声波混合反应釜中,设定温度为40℃,频率50KHz,时间45min。
4)油剂配置
按照油剂浓度配比将各组份加入到高速剪切乳化机中,42℃和300r/min的条件下高速搅拌30min,静置10min后待用,得到的油剂浓度为1.41%。
对比例1
选用CN102277735A实施例1的油剂配方,该实施例在吐温和司盘两个品种上没有明确品类名称,不具备明确的实施操作性。我公司通过分别选择吐温系列中的T-40和司盘系列中的S-40进行试验,配置油剂浓度为1.23%。
对比例2
选用CN109338729A实施例1的油剂配方,配置油剂浓度为1.23%。
实施例1~3和对比例1~2在聚乳酸烟用丝束生产中的对比情况说明:
油剂物性及烟用丝束嘴棒性能指标对比
通过上表可以看出,本发明制备的油剂稳定性极佳,可长时间放置12天不分层浑浊,也没有腐败现象。聚乳酸烟用丝束生产过程中,前纺纺丝速度可达到1300m/min以上,后纺纺丝速度220m/min以上,远高于对比例油剂的使用效果,大幅度提高了生产效率,降低了生产成本。在制备得到的丝束指标上,本发明油剂制备的丝束各项指标优于对比实施例,且符合卷烟用丝束要求。丝束制备的滤棒关键指标吸阻SD本发明控制在4%以内,符合烟草5%以内的标准,对比实施例均不符合要求。
虽然,上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验,对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之做出一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种聚乳酸烟用丝束专用油剂,其特征在于,按重量份计,包括如下组分:
原油100-150份;十二烷基二甲基甜菜碱20份;失水山梨醇脂肪酸酯15份;去离子水的量按照油剂浓度配比加入;
其中,所述原油含有以下重量份的原料:聚乙二醇400双月桂酸酯30~40份、蓖麻油聚氧乙烯醚15~20份、脂肪醇醚磷酸酯钾盐15~20份、月桂酸聚氧乙烯酯15~20份、去离子水10份。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸烟用丝束专用油剂,其特征在于,所述油剂的浓度为0.5~2.0%。
3.根据权利要求2所述的聚乳酸烟用丝束专用油剂,其特征在于,所述油剂的浓度为0.8~1.5%。
4.根据权利要求2所述的聚乳酸烟用丝束专用油剂,其特征在于,所述去离子水的电导率小于1us/cm。
5.根据权利要求4所述的聚乳酸烟用丝束专用油剂,其特征在于,所述去离子水的电导率小于0.5us/cm。
6.权利要求2所述的聚乳酸烟用丝束专用油剂的制备方法,其特征在于,将原油、十二烷基二甲基甜菜碱、失水山梨醇脂肪酸酯、去离子水按照油剂的浓度配比加入于高速剪切乳化机中,在35~42℃和300r/min的条件下高速搅拌20~30min,静置10min后使油剂清澈透明。
7.根据权利要求6所述的聚乳酸烟用丝束专用油剂的制备方法,其特征在于,所述原油按以下步骤制备:将聚乙二醇400双月桂酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇醚磷酸酯钾盐、月桂酸聚氧乙烯酯、去离子水加入到超声波混合反应釜中,反应温度为40~45℃,超声波频率40~50KHz,反应时间30~45min。
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