CN114369430A - 一种低温搭口胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及卷烟胶粘剂的领域，具体涉及一种低温搭口胶及其制备方法，其包括VAE乳液300～550份；去离子水50～200份；增粘剂20～80份；聚氨酯乳液10～80份；稳定剂50～100份；防腐剂1～5份；消泡剂1～10份。本申请通过在低温搭口胶体系中添加聚氨酯乳液，聚氨酯分子在特定温度下与粘接剂发生交联反应，涂膜后通过较低的烙铁温度即可使搭口胶发生交联而成膜，进而可以降低搭口胶的固化交联温度，并且本申请技术方案中的低温搭口胶具有良好的稳定性和粘接性能。
Description
技术领域
本申请涉及卷烟用胶粘剂的技术领域，尤其是涉及一种低温搭口胶及其制备方法。
背景技术
搭口胶是一种应用于卷烟制造过程中卷烟燃烧部分粘接的卷烟专用胶粘剂，作用是将烟丝由烟用盘纸包裹后粘接成型，其在卷烟成型过程中是第一道成型工艺，具有非常重要的作用。目前常用的卷烟搭口胶主要是由醋酸乙烯-乙烯共聚物（VAE）或聚醋酸乙烯（PVAc）等聚合物乳液为主体制成的水基胶粘剂，并在其中加入一定量的增稠剂、稀释稳定剂、消泡剂等助剂来改善其性能，主要利用基础乳液的粘接性能来满足使用需求。
上述搭口胶的固含量一般在50%～55%之间，其中会含有45%～50%的水作为分散剂。由于水分含量较多，导致搭口胶在自然状态下的干燥速度较慢。而随着卷烟生产工艺及设备的飞速发展，烟支生产速度已经由单通道1000支/min发展到现在常用的7000～15000支/min，为了满足卷烟高速生产的工艺需求，在卷烟成型时需要借助烙铁的高温来加速搭口胶固化成型。当前使用烙铁加速搭口胶固化的温度一般在220～260℃之间。
由于卷烟的烟丝在制备过程中会添加一定量的香精香料进行香型调配，而烙铁的高温会使烟丝里的香精香料有一定的损耗，同时也会蒸发烟丝中的部分水分，影响烟支的品吸感官和烟支的品质稳定性。
发明内容
为了改善搭口胶固化成型时的高温对烟支中烟丝和香精的影响，提升卷烟的品吸口感和品质，本申请提供一种低温搭口胶及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种低温搭口胶，采用如下的技术方案：
一种低温搭口胶，由包含以下重量份的原材料制成：
VAE乳液 300～550份；
去离子水 50～200份；
增粘剂 20～80份；
聚氨酯乳液 10～80份；
稳定剂 50～100份；
防腐剂 1～5份；
消泡剂 1～10份。
通过采用上述技术方案，增粘剂与VAE乳液混合后会与VAE乳液中的醋酸乙烯-乙烯共聚物的长链进行接枝进而生成结构复杂的交联物质；加入聚氨酯乳液后，聚氨酯会在特定温度下与粘接剂发生交联反应，聚氨酯与粘接剂分子的交联反应温度可以控制在约60℃以上开始，涂膜之后通过烙铁加热到较低的温度即可使其发生交联进而成膜，可以降低搭口胶的固化交联温度，在使用时可以将固化温度从常规的220～230℃降至60～100℃，提升干燥速度，形成稳定的胶粘膜层；另一方面，加入聚氨酯乳液后可以减少去离子水的添加量，使得搭口胶在固化过程中需要加热蒸发的水分含量减少，可以进一步提升搭口胶的固化速率。另外，加入聚氨酯乳液后可以提升搭口胶的初粘性，使得搭口胶的粘接性能更好，可以减少烟支爆口现象出现。本申请技术方案中，通过在VAE乳液搭口胶的基础上添加聚氨酯乳液，可以有效降低搭口胶的固化温度，减少卷烟生产过程中因烙铁高温导致的香精香料的损失和烟丝中的水分蒸发，提升卷烟的抽吸口感，同时，通过降低搭口胶的固化温度，可以减少卷烟生产过程中的能耗并提高生产速率。经试验，通过本申请的方案制得的搭口胶，其固含量高达45～55%，并且粘度为150～500 mPa·s，具有良好的流动性，可以适用于精细喷涂上胶设备，满足超高速卷烟生产需求；
可选的，所述聚氨酯乳液为单组分水性聚氨酯乳液。
通过采用上述技术方案，单组分水性聚氨酯乳液是水基聚氨酯乳剂，与VAE乳液之间的相容性更好，可以更好地与VAE乳液混合；同时，单组分水性聚氨酯乳液其无毒无害，交联固化过程中不会产生有毒物质，对环境和产品友好。单组分水性聚氨酯乳液相较于双组分聚氨酯乳液，其不需要在使用时现配，成品的存储稳定性更高，使用更加方便。
可选的，所述聚氨酯乳液的粘度为500～1500 mPa·s。
通过采用上述技术方案，选用较低粘度的聚氨酯乳液，更容易与VAE乳液分散混合，并可以产生更好的交联效果；另外，低粘度的聚氨酯乳液有利于稀释VAE乳液体系，在不增加去离子水的基础上进一步降低制得的搭口胶的粘度，有利于搭口胶的上胶和流平成膜以及提升固化速率。
可选的，所述VAE乳液的固含量为55～60%，粘度为2000～5000mPa·s，pH值为4.5～6.5。
通过采用上述技术方案，选用高固含量的VAE乳液制成的搭口胶，粘结性能更好。在弱酸环境下，利于VAE乳液与其他组分均匀分散，提升混合均匀性和混合后搭口胶乳液的稳定性。
可选的，所述增粘剂为聚乙烯醇、蔗糖、瓜尔胶和骨胶中的至少一种。
进一步优选，所述增粘剂为聚乙烯醇。
通过采用上述技术方案，增粘剂加入后可以与VAE乳液中的醋酸乙烯-乙烯共聚物上的长链发生交联反应生成交联物质，使得混合乳液易于成膜交联。增粘剂优选为聚乙烯醇，聚乙烯醇上存在羟基更易于VAE乳液反应，同时，由于聚乙烯醇上存在羟基的原因，其与水性聚氨酯乳液之间的反应性更好，更易交联成膜提升搭口胶的初粘性，并降低搭口胶的交联固化的温度。
可选的，所述稳定剂为尿素、十二烷基苯磺酸钠、丙三醇、三乙酸甘油酯和辛癸酸甘油酯中的至少一种。
进一步优选，所述稳定剂为尿素、丙三醇或十二烷基苯磺酸钠。
通过采用上述技术方案，稳定剂可以增加混合乳液的化学稳定性，保持混合乳液中各组分的化学平衡，同时可以降低表面张力，提升各组分之间的相容性以及搭口胶的润湿性能，便于涂覆上胶；还可以提升搭口胶成膜后的稳定性，防止其分解老化。
可选的，所述防腐剂为双氧水、苯甲酸、山梨酸、山梨酸钾和异噻唑啉酮中的至少一种。
进一步优选，所述防腐剂为双氧水或异噻唑啉酮。
通过采用上述技术方案，搭口胶用于卷烟盘纸的粘接，需要有良好的稳定性，通过加入防腐剂，可以起到高效的防腐和杀菌效果，避免搭口胶变质；防腐剂优选双氧水或异噻唑啉酮类防腐剂，其杀菌防腐效果较佳，只需极少量即可达到非常好的杀菌效果，进而可以尽量避免过量的防腐剂对人体产生的损害。
可选的，所述消泡剂为白矿油和/或聚二甲基硅氧烷。
通过采用上述技术方案，搭口胶在制备过程中需要不断进行搅拌使得各组分混合均匀，水基高分子乳液在搅拌过程中容易产生气泡影响搭口胶中各组分的混匀程度；另外，若制备的搭口胶成品中含有气泡容易导致上胶时搭口胶在纸张表面分布不均，影响搭口胶的粘接效果。通过添加消泡剂可以有效减少搭口胶制备过程中产生的气泡，提升各组分的混合均匀性以及搭口胶的涂覆均匀性，提升搭口胶的粘接效果。
第二方面，本申请提供一种低温搭口胶的制备方法，采用如下的技术方案：
一种低温搭口胶的制备方法，包括以下步骤：
将VAE乳液和去离子水混合，搅拌15～30min；
然后加入聚氨酯乳液，继续搅拌30～60min；
然后加入增粘剂，继续搅拌30～60min；
然后加入稳定剂，继续搅拌15～45min；
然后依次加入防腐剂和消泡剂，继续搅拌30～45min；
最后将混合料过滤，得到低温搭口胶。
通过采用上述技术方案，先将VAE乳液与去离子水混合，通过去离子水将VAE乳液进行稀释，有利于VAE乳液中醋酸乙-乙烯共聚物与其他原料的充分混合，避免各原料之间发生团聚；然后加入聚氨酯并充分搅拌，使得聚氨酯与VAE乳液中的醋酸乙烯-乙烯共聚物充分混合并分散均匀，得到VAE-聚氨酯混合乳液体系；再加入增粘剂并持续搅拌使其混合均匀，增粘剂会与聚氨酯之间发生初步交联，同时初步交联后的搭口胶乳液其初粘性会有效提升，可以提高搭口胶的粘接效果，减少烟支爆口现象的出现。再依次加入稳定剂、防腐剂和消泡剂等助剂，并通过持续搅拌使助剂在乳液中混合分散均匀，以消除搭口胶乳液中的气泡并且起到杀菌防腐的作用，以制得性能稳定的搭口胶。
通过上述方法制得的搭口胶，体系中各组分混合分散均匀，并且粘度稳定，利于高速喷涂；具有良好的流动性和润湿性能，可以均匀喷涂于烟用盘纸上起到粘接作用；同时，初粘性好并且干燥速度快，可以应用于超高速卷烟生产设备。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请中，通过在VAE乳液体系中加入聚氨酯乳液，聚氨酯乳液可以与VAE乳液充分相容，在涂覆成膜后加热达到一定温度时，聚氨酯乳液可以与增粘剂之间快速发生交联反应，进而提升搭口胶的干燥成膜速度；同时聚氨酯乳液的存在可以有效提升搭口胶的初粘性，使其粘接效果更好，可以有效减少烟支爆口现象；通过本申请的配方和方法制得的聚氨酯乳液，固含量高达45～55%，并且粘度为150～500 mPa·s，具有良好的流动性，可以适用于精密喷涂上胶设备，满足超高速卷烟生产需求；
2.本申请中，通过加入聚氨酯乳液使搭口胶在较低的温度下即可迅速固化成膜，降低卷烟生产过程中的烙铁温度，将卷烟生产过程中的能耗；并且可以减少高温导致的烟丝中水分的蒸发和香料香精的损失，提升卷烟的口感；
3.本申请中，聚氨酯乳液优选单组分水性聚氨酯乳液，水性聚氨酯乳液是水基乳剂，其与VAE乳液之间的相容性更好，更易与VAE乳液混合并分散均匀；单组分水性聚氨酯乳液相较于双组分聚氨酯，不需要在使用前进行两个组分的现配，成品的存储稳定性更高，使用更加方便。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。需要说明的是，以下实施例中未注明具体者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
实施例1
本实施例提供一种低温搭口胶，采用以下方法制备：
取300gVAE乳液置于搅拌器中，启动搅拌并加入50g去离子水，然后继续搅拌30min使VAE乳液与去离子水分散均匀；然后加入80g聚氨酯乳液并继续搅拌45min，使聚氨酯乳液完全分散于VAE乳液中；然后加入80g聚乙烯醇水溶液并继续搅拌45min，使聚乙烯醇与聚氨酯充分交联；然后加入50g丙三醇并继续搅拌30min，最后依次加入1.5g双氧水和3g白矿油并继续搅拌60min得到混合液；将混合液过280目滤网进行过滤得到搭口胶。
其中，聚乙烯醇水溶液的固含量为18%，粘度为3000mPa·s，通过将聚乙烯醇添加到去离子水中，升温至85℃，并充分搅拌溶解，然后冷却至室温制得。
实施例2
本实施例提供一种低温搭口胶，采用以下方法制备：
取550gVAE乳液置于搅拌器中，启动搅拌并加入200g去离子水，然后继续搅拌30min使VAE乳液与去离子水分散均匀；然后加入10g聚氨酯乳液并继续搅拌45min，使聚氨酯乳液完全分散于VAE乳液中；然后加入20g聚乙烯醇水溶液并继续搅拌45min，使聚乙烯醇与聚氨酯充分交联；然后加入50g丙三醇并继续搅拌30min，最后依次加入1.5g双氧水和3g白矿油并继续搅拌60min得到混合液；将混合液过280目滤网进行过滤得到搭口胶。
其中，聚乙烯醇水溶液的固含量为18%，粘度为3000mPa·s，通过将聚乙烯醇添加到去离子水中，升温至85℃，并充分搅拌溶解，然后冷却至室温制得。
实施例3
本实施例提供一种低温搭口胶，采用以下方法制备：
取450gVAE乳液置于搅拌器中，启动搅拌并加入150g去离子水，然后继续搅拌30min使VAE乳液与去离子水分散均匀；然后加入80g聚氨酯乳液并继续搅拌45min，使聚氨酯乳液完全分散于VAE乳液中；然后加入20g聚乙烯醇水溶液并继续搅拌45min，使聚乙烯醇与聚氨酯充分交联；然后加入80g丙三醇并继续搅拌30min，最后依次加入1.5g双氧水和3g白矿油并继续搅拌60min得到混合液；将混合液过280目滤网进行过滤得到搭口胶。
其中，聚乙烯醇水溶液的固含量为18%，粘度为3000mPa·s，通过将聚乙烯醇添加到去离子水中，升温至85℃，并充分搅拌溶解，然后冷却至室温制得。
实施例4
本实施例提供一种低温搭口胶，采用以下方法制备：
取0gVAE乳液置于搅拌器中，启动搅拌并加入150g去离子水，然后继续搅拌30min使VAE乳液与去离子水分散均匀；然后加入60g聚氨酯乳液并继续搅拌45min，使聚氨酯乳液完全分散于VAE乳液中；然后加入55g聚乙烯醇并继续搅拌45min，使聚乙烯醇与聚氨酯充分交联；然后加入80g丙三醇并继续搅拌30min，最后依次加入1.5g双氧水和3g白矿油并继续搅拌60min得到混合液；将混合液过280目滤网进行过滤得到搭口胶。
其中，聚乙烯醇水溶液的固含量为18%，粘度为3000mPa·s，通过将聚乙烯醇添加到去离子水中，升温至85℃，并充分搅拌溶解，然后冷却至室温制得。
实施例5
实施例5与实施例4的区别在于：实施例5中的聚氨酯乳液为聚醚型单组分水性聚氨酯乳液（市售，固含量35%，粘度1200mPa·s），其余均与实施例4中保持一致。
实施例6
实施例6与实施例5的区别在于：实施例6中的VAE乳液的型号为DA-143（固含量60%，粘度3500mPa·s，pH值为4.9）。
实施例7
实施例7与实施例4的区别在于：实施例7中用蔗糖替代聚乙烯醇作为增粘剂，其余均与实施例4保持一致。
对比例
对比例1
对比例1与实施例4的区别在于：对比例1中不添加聚氨酯乳液，其余均与实施例4保持一致。
对比例2
对比例2与实施例4的区别在于：对比例2中聚氨酯乳液的添加量为100g，其余均与实施例4保持一致。
对比例3
对比例3与实施例4的区别在于：对比例3中不添加聚氨酯乳液，并且去离子水的添加量为50g，其与均与实施例4保持一致。
性能检测试验
检测实施例1-7及对比例1-3制得的搭口胶试样的固含量、粘度、pH值、机械稳定性以及储存稳定性等基础性能，并测试其在设定温度下干燥成膜的时间。
依据GB/T 11175-2002《合成树脂乳液试验方法》检测各搭口胶试样的固含量和粘度；
依据GB/T 14518-1993《胶粘剂的pH值测定》检测各搭口胶试样的pH值；
将各搭口胶样品通过100μm厚、10㎝宽的涂膜器在洁净玻璃板上进行刮涂，并将玻璃板置于表面温度为60℃的加热板上，记录搭口胶的成膜时间，通过搭口胶的成膜干燥情况检测其干燥成膜速度；
将各搭口胶试样在离心机中以3000r/min转速离心沉降10min观察是否分层，检测其机械稳定性；
依据YC/T188-2004《高速卷烟胶》中稀释稳定性测试方法检测各搭口胶试样的存储稳定性。
测试结果见下表1。
表1：实施例1-7及对比例1-3性能检测结果
参照实施例1-4、对比例1-2及表1中的数据，相较于常规的搭口胶配比，在搭口胶配方中加入聚氨酯乳液，可以有效提升搭口胶的固化成膜速度，并通过调整搭口胶中各组分的配比，本申请技术方案提供的低温搭口胶在60℃温度下最快8s即可固化成膜。相较于传统的不添加聚氨酯乳液的搭口胶，干燥速度有明显的提升。
参照实施例4、实施例5及表1中的数据，优选聚醚性单组分水性聚氨酯乳液，可以进一步提升搭口胶的固化成膜速度，在60℃下最快7s即可固化成膜，搭口胶的干燥速度进一步提升。
根据表1中的数据，本申请技术方案提供的低温搭口胶，在提升搭口胶固化成膜速度的同时，还具有较高的固含量和粘度，并且机械稳定性良好，长时间存储时不会出现分层现象，性能稳定可靠。
为了进一步验证低温搭口胶的使用性能，将上述实施例4、实施例6以及对比例1中的搭口胶样品在PROTOS 70型卷接机以及YJ-116型卷接机型上进行上机验证，在机速开到正常卷接机速后，将搭口烙铁温度降低到设定温度，验证其上机适应性。测试结果见下表2。
表2：搭口胶试样上机适应性数据
结合表2中的搭口胶样品的上机适应性数据可以看出，实施例4和实施例6中提供的低温搭口胶在PROTOS 70型卷接机上以7000支/min的速度上机生产时，其在60℃烙铁温度下即可固化成膜；在YJ-116型卷接机上以14500支/min的速度高速生产时，搭口胶也仅需80℃的烙铁温度即可固化，明显优于对比例1中的175℃和180℃，并且实施例4和实施例6中的低温搭口胶在生产过程中具有更低的烟支剔除率，生产效率更高。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种低温搭口胶，其特征在于，由包含以下重量份的原材料制成：
VAE乳液 300～550份；
去离子水 50～200份；
增粘剂 20～80份；
聚氨酯乳液 10～80份；
稳定剂 50～10份；
防腐剂1～5份；
消泡剂 1～10份。
2.根据权利要求1所述的一种低温搭口胶，其特征在于：所述聚氨酯乳液为单组分水性聚氨酯乳液。
3.根据权利要求2所述的一种低温搭口胶，其特征在于：所述聚氨酯乳液的粘度为500～1500 mPa·s。
4.根据权利要求3所述的一种低温搭口胶，其特征在于：所述VAE乳液的固含量为55～60%，粘度为2000～5000 mPa·s，pH值为4.5～6.5。
5.根据权利要求1所述的一种低温搭口胶，其特征在于：所述增粘剂为聚乙烯醇、蔗糖、瓜尔胶和骨胶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种低温搭口胶，其特征在于：所述稳定剂为尿素、十二烷基苯磺酸钠、丙三醇、三乙酸甘油酯和辛癸酸甘油酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种低温搭口胶，其特征在于：所述防腐剂为双氧水、苯甲酸、山梨酸、山梨酸钾和异噻唑啉酮中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种低温搭口胶，其特征在于：所述消泡剂为白矿油和/或聚二甲基硅氧烷。
9.权利要求1-8任一项所述的一种低温搭口胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将VAE乳液和去离子水混合，搅拌15～30min；
然后加入聚氨酯乳液，继续搅拌30～60min；
然后加入增粘剂，继续搅拌30～60min；
然后加入稳定剂，继续搅拌15～45min；
然后依次加入防腐剂和消泡剂，继续搅拌30～45min；
最后将混合料过滤，得到低温搭口胶。
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