CN111789285A - 一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟草制品生产技术领域，提供一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，由聚乳酸母粒、SEBS及PP混合均匀后在140‑200℃温度下在线熔融聚合反应通过螺杆螺旋挤压挤出后冷却熔融纺丝，经过牵伸、卷曲、烘干定型制得聚乳酸丝束，在常规的滤棒机上进行滤棒成型制备而成。本发明制备的聚乳酸降温改性丝束滤棒比传统的聚乳酸丝束滤棒熔点高，耐热性极大的提高，在加热不燃烧烟草制品中避免了缩头的现象，同时对烟气温度有显著的降低作用，解决了加热不燃烧烟草制品烟气温度高，热刺感强，抽吸舒适性差的难题，适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于烟草制品生产技术领域，更具体地，本发明涉及一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法。
背景技术
近年来，加热不燃烧烟草制品发展较快。加热不燃烧烟草制品不需要通过点燃烟草来供消费者吸食使用，热源温度在400℃以下，由于加热温度远远低于传统卷烟的燃烧温度，其烟气中的有害物质相对较少。但由于它的体积相对较小，与传统香烟相比，没有长度较长的未燃烟丝段和滤棒进行冷却降温作用，烟气的入口温度会远远高于传统卷烟，对吸食者产生明显的热灼感和辛辣刺激感；无论从提高香烟的抽吸品质考虑还是从减害角度出发，降低烟气温度都有其研究和实用价值。
聚乳酸在加热不燃烧卷烟中是一种新型的降温材料，CN104203015B公开聚乳酸薄膜收拢褶皱聚合在加热不燃烧卷烟中当降温元件使用，在一定程度上降低了烟气温度，但由于普通的聚乳酸一方面玻璃化温度和熔点都比较低，在抽吸过程中会出现熔融的现象，影响抽吸体验感，另一方面聚乳酸薄膜只能作为降温元件，没有过滤段的功能，增加了烟弹的结构单元。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，制备的聚乳酸降温改性丝束滤棒比传统的聚乳酸丝束滤棒熔点高，耐热性极大的提高，在加热不燃烧烟草制品中避免了缩头的现象，对烟气温度有显著的降低作用。
本发明的目的是通过如下技术措施来实现的。
一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将按配比为：50-80重量份的聚乳酸母粒、10-30重量份的SEBS、1-10重量份的PP，在搅拌机中混合均匀；
（2）上述混合物在线熔融聚合反应通过螺杆螺旋挤压挤出；
（3）上述挤出混合共聚物经冷却后，进入熔融纺丝过程，经过牵伸、卷曲、烘干定型制得聚乳酸降温改性丝束；
（4）上述聚乳酸降温改性丝束在滤棒机上进行滤棒成型，制备得到聚乳酸降温改性丝束滤棒。
在上述技术方案中，聚乳酸母粒、SEBS及PP的配比优选为：60-75重量份的聚乳酸母粒，15-20重量份的SEBS，4-8重量份的PP。
在上述技术方案中，聚乳酸母粒、SEBS及PP先在搅拌罐中混合均匀，保证在熔融时原料的均一性，时间为5-10min。
在上述技术方案中，在线熔融的温度在140-200℃，包含了所选原料的熔点范围之间，确保物料的完全溶解，螺杆转速为40-90 r/min，螺杆速度过慢，原料容易粘连螺杆，螺杆速度过快会降低原料之间的互溶性。
在上述技术方案中，所述挤出混合共聚物因为原料出料温度较高，不能直接进行纺丝，需要进行冷却固化，冷却温度在5-15℃，冷却时间为1-3h。
在上述技术方案中， 熔融纺丝过程中，牵伸倍数为1-5倍，纺丝速度为800-2000m/min，牵伸倍数越高，纺丝速度越快，断丝现象也越明显，优选的牵伸倍数为1-3倍，纺丝速度为800-1500m/min，卷曲成型的温度在40-100℃。
在上述技术方案中，烘干定型的具体过程为，在60-80℃烘干定型15-25mim，在20±2℃进行冷却固化定型，即得所述聚乳酸降温改性丝束。
聚乳酸是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成，有良好的物理及机械性能，聚乳酸丝束滤棒可作为卷烟的过滤嘴使用。SEBS（氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物）是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，不含不饱和双键，具有良好的热稳定性及抗氧化性。PP（聚丙烯）是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质，具有优良的热塑性、耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。本发明使用聚乳酸、SEBS及PP都是市面在售的食品级原料。
在本发明中使用常规KDF系列滤棒机制备获得聚乳酸降温改性滤棒。
本发明的有益效果如下：
本发明制备的聚乳酸降温改性丝束滤棒比传统的聚乳酸丝束滤棒熔点高，耐热性极大的提高，在加热不燃烧烟草制品中避免了缩头的现象，对烟气温度有显著的降低作用，解决了加热不燃烧烟草制品烟气温度高，热刺感强，抽吸舒适性差的难题，也可作为加热不燃烧卷烟过滤段使用，现有滤棒成型工艺成熟，适合于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述，通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法
聚乳酸降温改性丝束滤棒由60重量份的聚乳酸母粒、15重量份的SEBS及8重量份PP在搅拌机中混合均匀6min，在185℃温度下在线熔融聚合反应通过螺杆螺旋挤压挤出，螺杆速度为55r/min，在10℃环境中冷却2h，进入熔融纺丝过程后，牵伸倍数为2倍、纺丝速度1000m/min，卷曲成型温度85℃、在65℃烘干定型17min，最后使丝束处于20±2℃下进行冷却固化定型即得聚乳酸丝束，在常规的滤棒机上进行滤棒成型。
将该实施例制备的聚乳酸降温改性材料替换菲莫国际加热不燃烧卷烟降温段，根据GB/T 19609-2004规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，使用K型热电偶温度检测仪对加热不燃烧卷烟的主流烟气温度检测结果列于表1中，对照样品为市面上购买的菲莫国际加热不燃烧卷烟（其降温材料为普通的聚乳酸薄膜），加热器为IQOS，其检测结果见列于表1中。
实施例2：一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法
聚乳酸降温改性丝束滤棒由65重量份的聚乳酸母粒、18重量份的SEBS及4重量份PP在搅拌机中混合均匀5min，在178℃温度下在线熔融聚合反应通过螺杆螺旋挤压挤出，螺杆速度为60r/min，在10℃环境中冷却2h，进入熔融纺丝过程后，牵伸倍数为3倍、纺丝速度1200m/min，卷曲成型温度65℃、在72℃烘干定型18min，最后使丝束处于20±2℃下进行冷却固化定型即得聚乳酸丝束，在常规的滤棒机上进行滤棒成型。
将该实施例制备的聚乳酸降温改性材料替换菲莫国际加热不燃烧卷烟降温段，根据GB/T 19609-2004规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，使用K型热电偶温度检测仪对加热不燃烧卷烟的主流烟气温度检测结果列于表1中，对照样品为市面上购买的菲莫国际加热不燃烧卷烟，加热器为IQOS，其检测结果见也列于表1中。
实施例3：一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法
聚乳酸降温改性丝束滤棒由68重量份的聚乳酸母粒、16重量份的SEBS及7重量份PP在搅拌机中混合均匀8min，在192℃温度下在线熔融聚合反应通过螺杆螺旋挤压挤出，螺杆速度为45r/min，在8℃环境中冷却1h，进入熔融纺丝过程后，牵伸倍数为1倍、纺丝速度800m/min，卷曲成型温度72℃、在68℃烘干定型20min，最后使丝束处于20±2℃下进行冷却固化定型即得聚乳酸丝束，在常规的滤棒机上进行滤棒成型。
将该实施例制备的聚乳酸降温改性材料替换菲莫国际加热不燃烧卷烟降温段，根据GB/T 19609-2004规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，使用K型热电偶温度检测仪对加热不燃烧卷烟的主流烟气温度检测结果列于表1中，对照样品为市面上购买的菲莫国际加热不燃烧卷烟，加热器为IQOS，其检测结果见也列于表1中。
实施例4：一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法
聚乳酸降温改性丝束滤棒由75重量份的聚乳酸母粒、20重量份的SEBS及6重量份PP在搅拌机中混合均匀9min，在192℃温度下在线熔融聚合反应通过螺杆螺旋挤压挤出，螺杆速度为55r/min，在15℃环境中冷却3h，进入熔融纺丝过程后，牵伸倍数为2倍、纺丝速度1800m/min，卷曲成型温度85℃、在78℃烘干定型20min，最后使丝束处于20±2℃下进行冷却固化定型即得聚乳酸丝束，在常规的滤棒机上进行滤棒成型。
将该实施例制备的聚乳酸降温改性材料替换菲莫国际加热不燃烧卷烟降温段，根据GB/T 19609-2004规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，使用K型热电偶温度检测仪对加热不燃烧卷烟的主流烟气温度检测结果列于表1中，对照样品为市面上购买的菲莫国际加热不燃烧卷烟，加热器为IQOS，其检测结果见也列于表1中。
表1：加热不燃烧主流烟气温度检测结果
表1检测数据表明，使用本发明的聚乳酸改性材料丝束滤棒替换对照样品降温段加热不燃烧烟草制品主流烟气比对照样品温度低，整体抽吸口腔并无灼烧感，抽吸舒适性较好，并无出现缩头现象。由此可见，改性以后聚乳酸丝束提高了其耐热稳定性，避免了缩头的现象PLA本身传热系数很低，在主流烟气经过时，极大的降低了烟气的主流温度，丝束的比表面积大于薄膜的比表面积，降温效果越明显。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。
Claims (6)
1.一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：
（1）将按配比为：50-80重量份的聚乳酸母粒、10-30重量份的SEBS、1-10重量份的PP，在搅拌机中混合均匀；
（2）上述混合物在线熔融聚合反应通过螺杆螺旋挤压挤出；
（3）上述挤出混合共聚物经冷却后，进入熔融纺丝过程，经过牵伸、卷曲、烘干定型制得聚乳酸降温改性丝束；
（4）上述聚乳酸降温改性丝束在滤棒机上进行滤棒成型，制备得到聚乳酸降温改性丝束滤棒。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，其特征在于：步骤（1）中聚乳酸母粒、SEBS及PP混合的时间为5-10min。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，其特征在于：步骤（2）中在线熔融的温度为140-200℃，螺杆转速为40-90 r/min。
4.根据权利要求1所述的聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，其特征在于：步骤（2）中挤出混合共聚物的冷却温度为5-15℃，冷却时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，其特征在于：步骤（2）熔融纺丝过程中，牵伸倍数为1-5倍，纺丝速度为800-2000m/min，卷曲成型的温度为40-100℃。
6.根据权利要求1所述的聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，其特征在于：步骤（2）中烘干定型的具体过程为，在60-80℃烘干定型15-25mim，在20±2℃进行冷却固化定型，即得所述聚乳酸降温改性丝束。
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