KR20210019087A - 전분계 멀티채널 기류 유닛 및 그 제조 방법과 응용 - Google Patents

전분계 멀티채널 기류 유닛 및 그 제조 방법과 응용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전분계 멀티채널 기류 유닛 및 그 제조 방법과 응용을 제공한다. 본 발명의 제조 방법은 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 135 ~ 145 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 175 ~ 185 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 190 ~ 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 175 ~ 185 ℃인 단계; 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합하는 단계; 폴리올을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합하는 단계; 및 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는 단계를 포함한다. 본 발명의 제조 방법은 재료 용융 혼합 과정에서 4 개 영역으로 승온하는 특정 온도 설정을 통해, 용융 혼합 과정 중 폴리락트산 분자 구조의 파괴를 감소하여, 폴리락트산 분자의 용융이 충분하고 분해되지 않도록 함으로써 구조가 안정적이고 견고한 효과를 달성하고, 제조하여 얻은 전분계 온도 하강 재료는 우수한 열가소성을 구비하고 가공 성형이 편리하며 온도 하강 효과가 우수하고 강력하며 온도 하강 효과가 120 ℃에 달할 수 있다.

Description

전분계 멀티채널 기류 유닛 및 그 제조 방법과 응용
본 발명은 필터 스틱 제조 기술분야에 관한 것이고, 더 구체적으로 전분계 멀티채널 기류 유닛(starch-based multi-channel airflow unit) 및 그 제조 방법과 응용에 관한 것이다.
가열 불연소 궐련의 궐련 가열 온도는 통상적으로 500 ℃ 이하로, 다양한 유해성분은 크게 줄일 수 있으나 향미 성분이 받는 영향이 상대적으로 적고 일부 향미 성분은 열분해 감소로 인해 증가될 수도 있다. 니코틴 및 다수 향미 성분은 상대적으로 낮은 온도(250 ~ 500 ℃)에서도 담배로부터 방출되어 연기에 전이될 수 있다. 가열 불연소 궐련은 담배 베이스와 가열 부분이 분리되기에, 현재 주류 가열 방식은 전기 가열이고, 전기 가열은 비록 담배에 불이 붙는 위험은 피할 수 있으나 흡연 시 연기 온도가 좀 높은 문제가 존재하고, 특히 현재 가열 불연소 궐련의 궐련 길이가 보편적으로 짧은 것이 많으며, 연기 온도 하강 시간과 거리의 제한으로 인해 연기 온도가 높고 열자극이 강하다. 따라서 온도 하강 효과가 강력한 가열 불연소 궐련 온도 하강 재료를 개발하는 것도 가열 불연소 궐련의 중점 연구 과제이다.
현재 연기 온도 하강 재료로 폴리락트산(PLA) 필름의 사용에 대한 연구가 많이 진행되고 있고, 폴리락트탄 필름은 온도 하강 효과가 있기는 하나 열을 받으면 수축되기 쉽고 온도 하강 효과가 좋지 못하다. 선행기술에서 CN108143004A는 가열 불연소 궐련 연기 온도 하강 재료 및 그 응용을 공개하였고, 해당 온도 하강 재료는 주로 폴리락트산(PLA) 고분자 재료와 그 재료를 혼합하고 개질을 통해 가열 불연소 궐련 연기 온도 하강 재료를 얻는다. 층상 나노 재료, 섬유 나노 재료를 통해 PLA 고분자 재료의 열 수축 성능을 개선하여 재료의 온도 하강 성능을 향상시켰으나, 전반적인 온도 하강 효과는 아직 제한적이고 관련 제조 공법에 대한 개선된 기술이 공개된 바가 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 선행기술에서 제조한 가열 불연소 궐련 필터 스틱 온도 하강 재료의 성능이 좋지 못하여 효과적이고 강력한 온도 하강이 불가능한 흠결 및 부족점에 대해, 전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 상기 방법으로 제조한 전분계 멀티채널 기류 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전분계 멀티채널 기류 유닛이 가열 불연소 궐련에서의 응용을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 아래 과제의 해결 수단을 통해 실현된다.
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법에 있어서,
폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 135 ~ 145 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 175 ~ 185 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 190 ~ 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 175 ~ 185 ℃인 단계 S1;
전분 기재(starch-base material)를 호화(gelatinizing)시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합하는 단계 S2;
폴리올을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합하는 단계 S3; 및
혼합 재료에 대해 이축 압출(twin-screw extruding), 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는 단계 S4를 포함한다.
단계 S2에서 전분은 호화 처리를 통해 유동성이 있는 점성 페이스트 체계를 형성하고 제3 온도 제어 영역에서 첨가되고 스크류를 통해 충분히 혼합된다.
단계 S3에서 연화 재료를 혼합하고, 글리세롤, 프로필렌 글리콜 등 폴리올은 제4 온도 제어 영역에서 참가되어 압력 펌프로 펌핑되며, 펌핑 압력은 0.15 ~ 0.25 Mpa이다.
바람직하게, 얻은 전분계 멀티채널 유닛은 길이가 설계값 ±0.2mm 이내, 원주가 설계값 ±0.20mm 이내, 벽 두께가 ±0.025mm 이내이다.
본 발명의 호화 전분은 물에 의해 팽윤될 경우 전분이 자체적으로 끈적이는 특성을 구비하고, 상변화 재료 폴리락트산은 열량을 흡수하고 저장하는 효과, 기류 온도를 낮추는 효과를 구비하며, 아울러 재료가 더 좋은 점착성을 구비하도록 하여 스크류에 의해 압출 성형이 쉽고, 연화 재료 폴리올의 첨가는 재료를 연화시켜 유동성이 향상되고, 이축 압출 연신 공법을 통해 성형이 쉽고 성형 후의 멀티채널 기류 유닛은 유연하나 강성이 있어 절단이 더 쉽다.
바람직하게, 단계 S1에서 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이다.
바람직하게, 단계 S1에서 상기 제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 3 ~ 10 ℃/min이다. 예를 들어 제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 3 ℃/min, 4 ℃/min 또는 10 ℃/min일 수 있다. 발명자는 제2 온도 제어 영역의 승온 속도를 제어하여 제1 내지 제2 온도 제어 영역을 빠르게 승온시켜 용융시키면 용융 혼합 과정 중 폴리락트산 분자 구조의 파괴를 감소할 수 있어 재료의 구조적 안정성을 유지하는데 유리하다는 것을 우연히 발견하였다.
바람직하게, 단계 S1에서 상기 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 0.2 ~ 2 ℃/min이다. 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 0.2 ℃/min, 1 ℃/min 또는 2 ℃/min일 수 있다. 발명자는 또한 제3 온도 제어 영역의 승온 속도를 제어하여 제2 내지 제3 온도 제어 영역을 소폭 승온시키면 폴리락트산 분자 구조의 용융이 충분하고 분해되지 않아, 다양한 재료의 혼합이 더 충분하고 균일한 동시에 폴리락트산 분자의 구조가 변하지 않게 유지할 수 있다는 것을 발견하였다.
폴리락트산 분자 구조를 더 잘 보호하여 더 좋은 온도 하강 효과를 달성하기 위해, 제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 4 ℃/min, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 1 ℃/min인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 전분은 바람직하게 옥수수 전분, 고구마 전분, 감자 전분, 백합 전분이고, 전분 재료의 입경은 바람직하게 10μm ~ 100μm이다.
바람직하게, 단계 S2에서 상기 전분 기재를 호화시키는 구체적인 조작은, 전분과 물의 혼합 용액을 80 ~ 90 ℃에서 10 ~ 30 min 동안 호화시켜 호화 전분을 형성하고, 혼합 용액 중 전분의 질량퍼센트는 4.5 ~ 14.5 %이다. 예를 들어 혼합 용액 중 전분의 질량퍼센트는 4.5 %, 10 % 또는 14.5 %일 수 있다.
호화 온도의 설정이 호화 효과에 대한 영향이 비교적 현저하다. 온도가 너무 낮으면 호화가 느려 호화의 가속화를 위해 많은 외력이 필요하다. 아울러, 호화는 물의 함량에 대해 일정한 요구가 있는 바, 물의 함량이 너무 많으면 점도가 작아 페이스트를 형성하기 어려워 혼합물 재료의 함수율에 영향을 주어 가공 성형이 어렵고 수분이 너무 적으면 분해가 충분하지 못하다.
바람직하게, 단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.05 kg/min ~ 0.10 kg/min이고, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.20 kg/min ~ 0.40 kg/min이며, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.05 ~ 0.10 kg/min이다.
바람직하게, 단계 S4에서 이축 회전 속도는 10 ~ 30 회/min이고, 재료 압출 속도는 0.30 kg/min ~ 0.60 kg/min이다.
바람직하게, 단계 S4에서 상기 권취 견인 속도는 5 m/min ~ 20 m/min이고, 견인력은 0.2 ~ 0.5 kN이다.
바람직하게, 단계 S4에서 상기 진공 정형화의 부압은 0.05 ~ 0.2 MPa이다.
바람직하게, 단계 S4에서 상기 냉각 정형화는 수냉 정형화이고, 수온은 10 ℃ ~ 25 ℃이며, 물 순환 속도는 5 kg/min ~ 10 kg/min이다.
상기 전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법으로 제조하여 얻은 전분계 멀티채널 기류 유닛도 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
전분계 멀티채널 기류 유닛의 가열 불연소 궐련 필터 스틱의 제조에서의 응용도 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
응용 방식은 아래와 같을 수 있다. 23 mm 전분계 튜브 + 7 mm 아세테이트 섬유를 하나의 기본 유닛으로 조합하고, 하나의 기본 유닛을 가열 불연소 궐련에 적용하여 연무 여과 구간으로 하며, 여기서 아세테이트 섬유 구간은 연기 하류단(입술에 닿는 부분)에 위치하고, 전분계 튜브는 연기 상류단에 위치하며, 전분계 튜브 양단의 온도 차이는 70 ~ 120 ℃ 사이로서, 전분계 튜브 유닛이 강력한 온도 하강 작용을 구비한다는 것을 보여준다.
선행기술에 비해 본 발명의 유익한 효과는 아래와 같다.
(1)본 발명이 제공하는 전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 재료 용융 혼합 과정에서 4 개 영역으로 승온하는 특정 온도 설정을 통해, 제1 내지 제2 온도 제어 영역을 빠르게 승온시키면서 용융시켜, 용융 혼합 과정 중 폴리락트산 분자 구조의 파괴를 감소하고, 제2 내지 제3 온도 제어 영역을 소폭 승온시켜 폴리락트산 분자 용융이 충분하고 분해되지 않도록 함으로써, 구조가 안정적이고 견고한 효과를 달성하고 온도 하강 효과가 120 ℃에 달할 수 있다.
(2)본 발명이 제조한 전분계 온도 하강 재료는 우수한 열가소성을 구비하고 가공 성형이 편리하며, 궐련 연기 중 향기 성분 등에 대한 차단(interception)을 효과적으로 낮춘다.
아래 구체적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하지만, 실시예는 본 발명에 대한 어떠한 한정도 아니다. 특별한 설명이 없는 한 본 발명에 사용되는 원료, 시약은 통상적으로 구매한 원료, 시약이다.
실시예 1
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이고, 폴리락트산 분자량은 15,000이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 글리세롤을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 3 ℃/min이고, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 0.2 ℃/min이며,
단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.05 kg/min, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.20 kg/min, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.05이다.
실시예 2
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이고, 폴리락트산 분자량은 15,000이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 글리세롤을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 10 ℃/min이고, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 2 ℃/min이며,
단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.10 kg/min, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.40 kg/min, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.10 kg/min이다.
실시예 3
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이고, 폴리락트산 분자량은 15,000이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 글리세롤을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 4 ℃/min이고, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 1 ℃/min이며,
단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.07 kg/min, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.30 kg/min, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.08 kg/min이다.
실시예 4
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이고, 폴리락트산 분자량은 15,000이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 글리세롤을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 4 ℃/min이고, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 1 ℃/min이며,
단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.07 kg/min, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.30 kg/min, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.08 kg/min이다.
전분 재료의 입경은 10μm이고, 전분의 호화 조작은 아래와 같다.
전분과 물의 혼합 용액을 90 ℃에서 10 min 동안 호화시켜 호화 전분을 형성하고, 혼합 용액 중 전분의 질량퍼센트는 4.5 %이다.
실시예 5
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이고, 폴리락트산 분자량은 15,000이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 글리세롤을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 4 ℃/min이고, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 1 ℃/min이며, 단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.07 kg/min, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.30 kg/min, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.08 kg/min이다.
전분 재료의 입경은 10μm이고, 전분의 호화 조작은 아래와 같다.
전분과 물의 혼합 용액을 90 ℃에서 10 min 동안 호화시켜 호화 전분을 형성하고, 혼합 용액 중 전분의 질량퍼센트는 14.5 %이다.
실시예 6
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이고, 폴리락트산 분자량은 15,000이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 글리세롤을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 4 ℃/min이고, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 1 ℃/min이며, 단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.07 kg/min, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.30 kg/min, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.08 kg/min이다.
전분 재료의 입경은 10μm이고, 전분의 호화 조작은 아래와 같다.
전분과 물의 혼합 용액을 90 ℃에서 10 min 동안 호화시켜 호화 전분을 형성하고, 혼합 용액 중 전분의 질량퍼센트는 10 %이다.
실시예 7
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이고, 폴리락트산 분자량은 15,000이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 글리세롤을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 4 ℃/min이고, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 1 ℃/min이며, 단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.07 kg/min, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.30 kg/min, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.08 kg/min이다.
전분 재료의 입경은 10μm이고, 전분의 호화 조작은 아래와 같다.
전분과 물의 혼합 용액을 90 ℃에서 10 min 동안 호화시켜 호화 전분을 형성하고, 혼합 용액 중 전분의 질량퍼센트는 10 %이다.
단계 S4에서 이축 회전 속도는 20 회/min이고, 재료 압출 속도는 0.30 kg/min이며, 권취 견인 속도는 5 m/min이고, 견인력은 0.2 kN이며, 진공 정형화의 부압은 0.05 MPa이고, 냉각 정형화는 수냉 정형화이며, 수온은 10 ℃이고, 물 순환 속도는 5 kg/min이다.
실시예 8
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이고, 폴리락트산 분자량은 15,000이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 글리세롤을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 4 ℃/min이고, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 1 ℃/min이며, 단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.07 kg/min, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.30 kg/min, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.08 kg/min이다.
전분 재료의 입경은 10μm이고, 전분의 호화 조작은 아래와 같다.
전분과 물의 혼합 용액을 90 ℃에서 10 min 동안 호화시켜 호화 전분을 형성하고, 혼합 용액 중 전분의 질량퍼센트는 10 %이다.
단계 S4에서 이축 회전 속도는 20 회/min이고, 재료 압출 속도는 0.60 kg/min이며, 권취 견인 속도는 10 m/min이고, 견인력은 0.3 kN이며, 진공 정형화의 부압은 0.1 MPa이고, 냉각 정형화는 수냉 정형화이며, 수온은 10 ℃이고, 물 순환 속도는 10 kg/min이다.
실시예 9
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 140 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 200 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 180 ℃이고, 폴리락트산 분자량은 15,000이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 글리세롤을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 4 ℃/min이고, 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 1 ℃/min이며, 단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.07 kg/min, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.30 kg/min, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.08 kg/min이다.
전분 재료의 입경은 10μm이고, 전분의 호화 조작은 아래와 같다.
전분과 물의 혼합 용액을 90 ℃에서 10 min 동안 호화시켜 호화 전분을 형성하고, 혼합 용액 중 전분의 질량퍼센트는 10 %이다.
단계 S4에서 이축 회전 속도는 20 회/min이고, 재료 압출 속도는 0.60 kg/min이며, 권취 견인 속도는 20 m/min이고, 견인력은 0.5 kN이며, 진공 정형화의 부압은 0.1 MPa이고, 냉각 정형화는 수냉 정형화이며, 수온은 10 ℃이고, 물 순환 속도는 10 kg/min이다.
비교예 1
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 125 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 165 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 180 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 165 ℃이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 폴리올을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
비교예 2
전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계 S1: 폴리락트산을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역 온도는 155 ℃, 제2 온도 제어 영역 온도는 195 ℃, 제3 온도 제어 영역 온도는 210 ℃, 제4 온도 제어 영역 온도는 195 ℃이다.
단계 S2: 전분 기재를 호화시키고, 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S3: 폴리올을 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합한다.
단계 S4: 혼합 재료에 대해 이축 압출, 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는다.
결과 측정
재료의 온도 하강 효과 측정
상기 실시예 1 ~ 9 및 비교예 1 ~ 2에서 제조한 온도 하강 재료로 상응한 가열 불연소 궐련 필터 스틱을 제조하고, 필터 스틱은 온도 하강 재료 구간 및 아세테이트 섬유 구간을 포함하며, 상응한 필터 스틱은 가열 불연소 궐련에 적용되고, 온도 하강 재료 양단의 온도를 측정하여 관련 온도 차이를 기록하면 온도 하강 효과를 알 수 있다. 여기서 온도 하강 재료 구간 길이는 23 mm, 아세테이트 섬유 구간 길이는 7 mm이다.
측정 결과는 표 1과 같다.
Figure pct00001
본 발명에서 상기 실시예는 본 발명을 명확히 설명하기 위해 사용한 예시일 뿐 본 발명의 실시형태에 대한 한정이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 상기 설명의 기초상에서 다른 다양한 형식의 변화 또는 변경을 더 진행할 수 있다. 여기서는 모든 실시형태를 열거하지 않았으나, 본 발명의 사상 및 원칙 내에서 진행한 모든 수정, 등가 교환 및 개선 등은 모두 본 발명의 청구범위가 보호받고자 하는 보호범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 전분계 멀티채널 기류 유닛(starch-based multi-channel airflow unit)의 제조 방법에 있어서,
    폴리락트산(polylactic acid)을 용융시키되, 제1 온도 제어 영역의 온도는 135 ~ 145 ℃, 제2 온도 제어 영역의 온도는 175 ~ 185 ℃, 제3 온도 제어 영역의 온도는 190 ~ 200 ℃, 제4 온도 제어 영역의 온도는 175 ~ 185 ℃인 단계 S1;
    전분 기재(starch-based material)를 호화시키고(gelatinizing), 상기 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합하는 단계 S2;
    폴리올(polyol)을 상기 제3 온도 제어 영역에 첨가하여 충분히 혼합하는 단계 S3; 및
    혼합 재료에 대해 이축 압출(twin-screw extruding), 진공 정형화, 냉각 정형화, 권취 및 절단을 진행하여 상기 전분계 멀티채널 기류 유닛을 얻는 단계 S4;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 S1에서 상기 제2 온도 제어 영역의 승온 속도는 3 ~ 10 ℃/min인 것을 특징으로 하는,
    제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    단계 S1에서 상기 제3 온도 제어 영역의 승온 속도는 0.2 ~ 2 ℃/min인 것을 특징으로 하는,
    제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    단계 S2에서 상기 전분 기재를 호화시키는 구체적인 조작은, 전분과 물의 혼합 용액을 80 ~ 90 ℃에서 10 ~ 30 min 동안 호화시켜 호화 전분을 형성하고, 혼합 용액 중 전분의 질량퍼센트는 4.5 ~ 14.5 %인 것을 특징으로 하는,
    제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    단계 S1에서 상기 폴리락트산의 공급 속도는 0.05 kg/min ~ 0.10 kg/min이고, 단계 S2에서 상기 전분의 공급 속도는 0.20 kg/min ~ 0.40 kg/min이며, 단계 S3에서 상기 폴리올의 공급 속도는 0.05 ~ 0.10 kg/min인 것을 특징으로 하는,
    제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    단계 S4에서 상기 이축의 회전 속도는 10 ~ 30 회/min이고, 재료 압출 속도는 0.30 kg/min ~ 0.60 kg/min인 것을 특징으로 하는,
    제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    단계 S4에서 상기 권취의 견인 속도는 5m/min ~ 20m/min이고, 견인력은 0.2 ~ 0.5 kN인 것을 특징으로 하는,
    제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    단계 S4에서 상기 냉각 정형화는 수냉 정형화이고, 수온은 10 ℃ ~ 25 ℃이며, 물 순환 속도는 5 kg/min ~ 10 kg/min인 것을 특징으로 하는,
    제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전분계 멀티채널 기류 유닛의 제조 방법으로 제조하여 얻은,
    전분계 멀티채널 기류 유닛.
  10. 제9항에 따른 전분계 멀티채널 기류 유닛의 가열 불연소 궐련 필터 스틱의 제조에서의 응용.
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