一种新型植物多糖凝胶棒的成型装置的制作方法

本实用新型涉及香烟过滤嘴的技术领域，尤其涉及一种新型植物多糖凝胶棒的成型装置。

背景技术：

香烟存在已有数百年历史，吸烟者对香烟的依赖主要来源于对尼古丁的上瘾。然而实际上，吸烟是一个危害人类健康的主要问题，香烟烟气中的主要成分一氧化碳、烟碱、焦油、苯酚、巴豆醛和苯并芘等，这些都是对人体有着极大危害的物质。目前已证实如肺部疾病、心脑血管等许多疾病和吸烟都有着密切的联系，因此减少吸烟的是解决问题的根本。但是在全球经济高速发展的时代，庞大的香烟产业与其依附产业的经济利益目前处于不可替代的地位，要想短时间内要从卷烟的生产和烟草的种植上彻底地禁止香烟的销售和生产是不可能的，另消费者的需求也致使完全禁止比较困难。因此，努力减少吸烟者吸入香烟燃烧所产生的有害物质是一种有效途径。

香烟过滤嘴棒作为吸烟者与主流烟气之间的桥梁，不仅能起到装饰作用，更重要的是能够减少吸烟时入口的烟雾、焦油和燃烧时产生的悬浮粒子，亦可减少烟的有害性。因此香烟过滤嘴棒能有效减少吸烟者吸入香烟燃烧所产生的有害物质，其技术改进成为降低香烟有害成分最有效的手段之一。

目前卷烟过滤嘴材料的材料主要为纯纤维素滤嘴、聚丙烯滤嘴、醋酸纤维滤嘴和含有添加剂的过滤嘴，其中醋酸纤维滤嘴在全球卷烟市场中约占68％，拥有最大的市场占有率，其次是聚丙烯滤嘴占约21％，在已知的方法中，公开号为cn87101557、cn1018072b、cn106102486的专利都存在一定的缺点如生产过程复杂、成本高、有化学物质残留等，且因其不具备生物降解性，破坏污染环境，带来了严峻的资源和环境压力。

近年来，也有些专利如申请号为201810766094.1、201510300776.x、201480066544.6等是将玉米纤维、香蕉皮、松针水提物等天然材料添加入醋酸纤维中做香烟过滤嘴，这些天然材料的添加可以有效提高香烟过滤嘴的吸附性能同时还能提高其生物降解性，但依旧不能使过滤嘴完全降解。新型植物多糖凝胶棒是植物多糖气凝胶嘴棒的前体，新型植物多糖凝胶棒通过冷冻干燥即可得到新型植物多糖气凝胶棒，新型植物多糖气凝胶棒是一种优良的传统卷烟嘴棒替代材料。植物多糖气凝胶材料本身的优越性及其生产适应低碳产业的要求，促使其成为卷烟过滤嘴棒发展的一个重要方向。目前申请人已围绕气凝胶材料取得相关专利(植物多糖香烟过滤嘴及制备方法，201110231849.6；一种植物多糖气凝胶空气净化材料及制备方法，201710030373.7；一种植物多糖保温隔热气凝胶材料及制备方法，201710041060.1)。针对已申请的植物多糖香烟过滤嘴实用新型专利，该技术方案没有提出特定的生产工艺装备方案，无法进行大规模的工业化生产。

技术实现要素：

基于上述现有技术存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题是在于提供一种新型植物多糖凝胶棒的成型装置，结构精巧、设计合理以及运行效率高。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种新型植物多糖凝胶棒的成型装置，包括：

成型装置，设于凝胶棒成型装置的首端，用于初步形成直筒型纸管；

注料装置，位于所述成型装置的上方，用于将凝胶定量输送至成型的直筒型纸管中；

点胶装置，位于所述成型装置的成型器的上方，用于在初步形成的直筒型纸管的搭接处点胶；

加热装置，位于所述点胶装置的后端，用于加速胶水的干燥；

牵引装置，用于带动成形的凝胶棒向前运动；

切割装置，设于凝胶棒成型装置的尾端，用于根据所需凝胶棒的长度对其进行定长切割。

优选的，所述成型装置包括用于固定包装原纸纸盘的纸盘固定机构、用于对包装原纸进行涂布胶水的涂胶装置、用于将涂布过胶水的至少两层纸进行错位压合并使其粘黏在一起的压合装置、以及成型器；所述成型器由两个半圆模具合为一起组合而成，所述两个半圆模具的直径相同，压合粘黏在一起后的至少两层纸进入所述成型器所合成的圆的内部后，两边慢慢向中间收拢形成圆状，初步形成直筒型纸管；所述纸盘固定机构由安装盘底盘和纸盘锁紧机构构成，整个纸盘固定机构位于凝胶棒成型装置的最前端，用于安装与固定纸盘；所述涂胶装置由胶水盒、蠕动泵、连接导管以及涂胶口构成，胶水在蠕动泵的作用下经连接导管运至涂胶口，从涂胶口溢出涂布在旋转轴上，纸管原纸经过旋转轴时均匀涂布上胶水；所述压合装置由两个相对旋转的轮轴和控制电机组成，涂布过胶水的纸管原纸从两个旋转的轮轴的间隙中通过，通过调整两个轮轴的间隙来控制压紧程度。

进一步的，所述注料装置包括储料罐、输送泵、输送管以及加料口，所述输送泵位于所述储料罐的下方，用于将凝胶从储料罐中定量输送至成型的直筒型纸管中，所述加料口为中空的薄壁不锈钢钢管，空的直筒型纸管位于所述成型器与薄壁不锈钢钢管形成的环状间隙之间。

进一步的，所述牵引装置包括夹持装置、布带和布袋轮，所述夹持装置包括楔形的布带成圆器和布带通道，所述布带呈圆筒形，成圆的布带包裹住凝胶棒位于夹持装置内部，所述夹持装置使布带紧紧包裹在凝胶棒外，当布袋轮带动布带运动时，通过布带与凝胶棒之间的摩擦力带动凝胶棒向前运动。

优选的，所述切割装置包括切割电机、切刀以及凝胶棒托架，所述凝胶棒经所述凝胶棒托架运行至切刀处，所述切刀经所述切割电机的控制配合凝胶棒的运行速度进行定长切割，得到定长的凝胶棒。

优选的，本实用新型还包括与所述注料装置、牵引装置和切割装置电性连接的plc控制器，用于控制凝胶的注入速度与凝胶棒的运行速度相匹配，并根据凝胶棒的运行速度和所需凝胶棒的长度控制切割装置的切割速度。

进一步的，所述输送泵为齿轮泵或柱塞泵；所述薄壁不锈钢钢管的管壁厚度小于1mm，所述薄壁不锈钢钢管的外径为6.0mm。

优选的，所述点胶装置由胶水盒、蠕动泵、连接导管、胶枪以及胶枪固定座组成，所述胶枪固定座位于所述成型器旁，用于固定所述胶枪，该胶枪的出口位于成型器的上部分半圆模具预留的点胶装置的孔道内，用于给直筒型纸管的搭接处点胶；所述加热装置由内含加热丝的加热模块以及温度控制开关组成，加热模块罩在所述成型器上，位于所述点胶装置的后端，并紧挨着点胶装置，用于加速胶水的干燥，辅助纸管成型。

优选的，最外层纸的宽幅等于成型器所合成的圆的圆周长，从外往内数，第二层纸的宽幅为最外层纸合成圆后内径的圆周长，第三层纸的宽幅为第二层纸合成圆后内径的圆周长，依此类推；每层纸的厚度均为0.1mm。轴向搭接粘合形成纸管。

上述最关键的为注料装置以及直筒型纸管的成型装置。

注料装置的加料口为圆柱形薄壁真空不锈钢钢管，此不锈钢钢管正好位于成型器的圆柱形内腔内，且此两圆柱形同轴布置，由于设计的直径不同，会出现环隙，运行过程中纸从环隙中通过，加料口的出口正好位于点胶装置处，保证纸管成型的同时加料口的凝胶正好填满，凝胶跟纸管同步向前运行。此布置方式能保证填料跟纸管成型同步进行。

比起螺旋形纸管的成型装置，原纸是螺旋缠绕在圆柱形定型模具外，纸管的外径控制是根据定型模具外径、纸厚、胶水涂布厚度以及缠绕松紧度来决定的，外径影响因素过多，难以精确定径；而本实用新型的直筒型纸管是运行于纸管成型器的模具内，紧紧贴附在圆柱形模具内壁，直接定外径更精确，不受纸厚以及胶水涂布因素的影响。

本实用新型的新型植物多糖凝胶棒的制造方法，其步骤为：

(1)将包装原纸纸盘置于纸盘固定机构上，包装原纸经涂胶装置涂胶，再经压合装置压合，进入成型器中形成纵缝搭接式直筒型纸管；

(2)储料罐中配制好的料液经输送泵从加料口进入直筒型纸管中；

(3)牵引装置带着填充了凝胶的纸管向前运行；

(4)设于凝胶棒成型装置尾端的切割装置根据所需凝胶棒的长度对其进行定长切割。

通过上述四个步骤的技术措施：最关键的是第(1)直筒型纸管的成型以及第(2)凝胶的同步填充。主要解决了空纸管成型的效率问题以及凝胶填充的质量和效率。

比起现有的螺旋形纸管，其动力装置是螺旋的皮带缠绕在纸管外层，通过摩擦力带动前行，接触方式为点接触，当运行速度过快时，易出现打滑现象。而本实用新型的直筒型纸管的的动力装置为布带牵引，整段布带包覆在一定长度的凝胶棒外层，接触面更广，当提速时，摩擦力足以促使凝胶棒向前运行。

比起先做成一段段的纸管再填充凝胶的这种间断式的填充方式，本实用新型采用同步注料装置，在纸管成型未被切断前填充凝胶，整个过程效率更高，填充更充分，不易出现填充布满的现象，得到的产品的性质更稳定。

与现有技术相比，本实用新型的新型植物多糖凝胶棒的成型装置至少具有如下有益效果：

1、相较于螺旋形纸管的纸管位于模具的外层，本实用新型采用直筒型纸管，纸管位于定径模具的内层，能更精确的确定凝胶棒的外径尺寸，生产工艺上更稳定，效率更高。

2、本实用新型成型和凝胶填充同步进行，相较于将凝胶液间断式的填充到已成型的定长的空纸管中的生产模式，本实用新型的采取的这种方式更能实现连续化大规模生产。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的新型植物多糖凝胶棒的成型装置的结构示意图。

图2为本实用新型的新型植物多糖凝胶棒的成型装置的牵引装置的主视图。

图3为本实用新型的新型植物多糖凝胶棒的成型装置的牵引装置的俯视图。

其中：1-纸盘固定机构；2-涂胶装置；3-压合装置；4-成型器；5-储料罐；6-输送泵；7-加料口；8-点胶装置；9-加热装置；10-牵引装置；11-切割装置；101-布带成圆器；102-布带通道。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配制来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下属的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

实施例1：

本实用新型通过对植物多糖凝胶棒生产工艺和设备的优化，为后续适应现代化大生产，提供一套连续化大生产且高效的植物多糖凝胶棒的生产方法和装置。如图1所示，本实用新型实施例提供的新型植物多糖凝胶棒的成型装置包括成型装置、注料装置、点胶装置8、加热装置9、牵引装置10和切割装置11。其中，注料装置位于成型装置的成型器4的前端，点胶装置8以及加热装置9均为成型装置的辅助装置，辅助成型，所述牵引装置10为凝胶棒的动力装置，牵动凝胶棒向前运动到切割装置11处，所述切割装置11能对凝胶棒进行定长切割。

具体而言，本实用新型的成型装置设于凝胶棒成型装置的首端，包括用于固定包装原纸纸盘的纸盘固定机构1、用于对包装原纸进行涂布胶水的涂胶装置2、压合装置3以及成型器4。本实施例优选2层纸进行复合形成纸管，内层纸的宽幅为20.4mm，外层纸的宽幅为19.8mm，两层的厚度均为0.1mm。其中，压合装置3是将涂布过胶水的外层纸与内层纸进行错位压合，使其粘黏，错开宽度为2.5mm，然后通过导向轮进入到成型器4(又称纸管定型器)内。所述成型器4为特定尺寸的两个半圆模具合为一起组成的，两个半圆模具的直径相同，内径为6.5mm。两层纸进入成型器4所合成的圆的内部后，两边慢慢向中间收拢成圆，初步形成直筒型纸管。具体的，所述成型器的两个半圆模具为两个表面有半圆凹槽的金属模块，当两个模块有半圆凹槽的那面合为一起时，合成为圆柱型通道，直筒型纸管在通道内形成并通过。成型器的上部分模块上留有点胶装置的孔道。

其中，所述纸盘固定机构1由安装盘底盘和纸盘锁紧机构构成，整个纸盘固定机构位于整台机架的最前端，用于安装与固定纸盘。所述涂胶装置2由胶水盒、蠕动泵、连接导管以及涂胶口构成，胶水在蠕动泵的作用下经连接导管运至涂胶口，从涂胶口溢出涂布在旋转轴上，纸管原纸经过旋转轴时均匀涂布上胶水。所述压合装置3由两个相对旋转的轮轴和控制电机组成，涂布过胶水的纸管原纸从两个旋转的轮轴的间隙中通过，通过调整两个轮轴的间隙来控制压紧程度。

进一步地，本实用新型的点胶装置8位于成型器4的上方，在初步形成的直筒型纸管的搭边处点胶，本实用新型的加热装置9位于纸管运行方向上、点胶装置8的后方，用于加速胶水的干燥，本实施例的加热装置9优选的加热温度为90℃。所述点胶装置8由胶水盒、蠕动泵、连接导管、胶枪以及胶枪固定座组成。胶枪固定座位于成型器旁，用于固定所述胶枪，该胶枪的出口位于成型器的上部分金属模块预留的点胶装置的孔道内，用于给直筒型纸管的搭接处点胶。所述加热装置9由内含加热丝的加热模块以及温度控制开关组成。加热模块罩在成型器上，位于点胶装置的后端，紧挨着点胶装置，加速胶水的干燥，辅助纸管成型。

本实用新型的注料装置包括储料罐5、输送泵6、输送管以及加料口7。输送泵6位于储料罐5的下方，将凝胶从储料罐5定量输送至成型的纸管中。本实施例的输送泵6优选为齿轮泵。所述加料口7为中空的薄壁不锈钢钢管，该中空的薄壁不锈钢钢管的管壁厚度小于1mm，本实施例的薄壁不锈钢钢管的外径为6.0mm，空的直筒型纸管位于成型器4与薄壁不锈钢钢管形成的环状间隙之间。

如图2和图3所示，本实用新型的牵引装置10包括夹持装置、布带和布袋轮，所述夹持装置包括楔形的布带成圆器101和布带通道102，布带在布袋轮的带动下经楔形的布带成圆器101，进入布带通道102。同时凝胶棒也由此可进入布带通道102内，成圆的布带包裹住凝胶棒位于夹持装置内部，夹持装置使布带紧紧包裹在凝胶棒外，由于布带与凝胶棒之间的摩擦力，当布袋轮带动布带运动时，带动凝胶棒向前运动，同时保持稳定的圆柱体形状。

另外，本实用新型的切割装置11包括切割电机、切刀以及凝胶棒托架，凝胶棒经凝胶棒托架运行至切刀处，切刀经切割电机的控制配合凝胶棒的运行速度进行定长切割，得到定长的凝胶棒。

本实用新型的新型植物多糖凝胶棒的成型装置还包括用于控制速度的plc控制器，本实用新型的注料装置、牵引装置10均为连续式装置，切割装置11为间歇式装置。与所述注料装置、牵引装置10和切割装置11电性连接的plc控制器包括设于所述注料装置的第一控制点、设于所述牵引装置10的第二控制点以及设于所述切割装置11的第三控制点，所述第一控制点的凝胶的注入速度与牵引装置10控制的凝胶棒的运行速度相匹配，所述第三控制点的切割速度由第二控制点的牵引装置10控制的凝胶棒的运行速度和所需凝胶棒的长度控制。切割装置11在缺纸时具有自动停机功能。本实用新型的整个成型装置联动调节，增加其安全性和可操作性。

相应的，本实施例的新型植物多糖凝胶棒的制造方法，包括如下步骤：

两个包装原纸纸盘置于纸盘固定机构1上，包装原纸经涂胶装置2涂胶，再经压合装置3压合，进入成型器4中，初步聚拢，再经由点胶装置8和加热装置9辅助纸管搭接口粘牢固，形成中空纸管。储料罐5中已配制好的凝胶经齿轮泵输送至空纸管中。牵引装置10带着填充了凝胶的纸管向前运行，纸管的运行速度与凝胶的填充速度保持一致。设于凝胶棒成型装置尾端的切割装置11根据所需凝胶棒的长度对其进行定长切割。形成的凝胶棒由内层凝胶和中空直筒型纸管组成，本实施例优选凝胶棒的长度为140mm，生产效率约为2000只/每分钟，经测试凝胶棒重量的标准差sd<0.1，圆度≤0.4。

实施例2：

本实施例中提供的新型植物多糖凝胶棒的成型装置与第一实施例中的新型植物多糖凝胶棒的成型装置基本结构相似，其区别在于所采用的输送泵6为柱塞泵，本实施例选用柱塞泵用于输送凝胶至空纸管。

本实施例的成型器4的模具内径为7.4mm，采用3层纸进行复合形成纸管，内层纸的宽幅为23.2mm，第二层纸的宽幅为22.6mm，第三层纸的宽幅为22mm，三层纸的厚度均为0.1mm。三层纸进入纸管定型器所合成的圆的内部后，两边慢慢向中间收拢成圆，初步形成直筒型纸管。再经由注料装置填充凝胶，牵引装置10牵引，切割装置11切割得到定长的120mm的植物多糖凝胶棒，生产效率约为2500只/每分钟，经测试凝胶棒重量的标准差sd<0.1，圆度≤0.4。

由上，包装纸在成型装置中形成直筒型纸管并涂胶黏合，同步将储料罐5中配制好的植物多糖基胶液经输送泵6从加料口7进入已成型的空纸管中，利用牵引装置10带着胶液棒保持良好圆柱体形状向前运行，设于胶液棒成型装置尾端的切割装置11根据所需胶液棒的长度对其进行定长切割最终制成定长植物多糖凝胶棒。本实用新型所制备的多糖凝胶棒具有较好的质量稳定性，经过测试生产的凝胶棒圆度≤0.3。

以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本实用新型的包含范围之内。

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