电子烟结构件常用塑料
根据《2021电子烟产业蓝皮书》的数据,2021年中国电子烟行业的市场规模就已达到197亿元,同比增长36%,孕育了5家上市企业。2022年全球电子烟市场总规模为179.011亿美元,到2030年将达到386.311亿美元,未来几年还将以10.1%的速度增长。
电子烟介绍
电子烟是一种低压的微电子雾化设备,把具有烟草香味的烟油通过加热雾化成烟雾状,供吸烟者使用。电子烟主要由烟杆、雾化器、吸嘴三部分构成。电子烟主要分为小烟、大烟及低温干烧型电子烟。小烟及大油均为蒸发烟雾型,小烟的市场在广大烟民,大烟的市场在电子烟玩家或爱好者。
(1)烟油型电子烟
其主要成分是食用级或者医药级别的甘油、烟用香精、烟草提取物等。呈现烟草、水果、饮料味。通过雾化手段,将用料等变成蒸汽后,让用户吸食。烟油型电子烟又可分为封闭系统、开放系统。
(2)加热不燃烧烟草产品,即低温卷烟
其烟弹的用料是与传统香烟里的烟丝保持一致,只是通过非燃烧的方式,用低于温度350℃的电子控制的加热刀片加热,从而释放(含尼古丁)的烟雾供用户吸食。典型的产品有菲莫国际的IQOS,英美烟草的Glo及日本烟草的ploom tech。
电子烟材料的检查标准
电子烟通过雾化器将液体烟变成蒸汽,瞬间达到超高温,如果选用的材料不安全,反复加热的过程中会不断释放有毒物质。为此电子烟烟具与人体接触部位一般都要求用医疗食品级别材料。
食品级材料的要求一般而言,与食物直接接触或与人体接触的制品在高温或恶劣环境下不会改变其特性,也不会分解和释放对人体有害的物质,这种材料可称为食品级材料。
食品接触包装材料及制品,都需要按照检测标准进行检测认证,全球各个地区对于食品级材料的检测都有着不同的法规要求,例如:
国内的GB 4806食品级检测
美国FDA食品级检测
法国DGCCRDF食品级检测
德国LFGB检测
欧盟食品级检测EU 1935/2004/EC
电子烟的主流材料
主流塑胶(PCTG、PPSU、PP、PC、PEEK、透明尼龙等)材料信息:
01.PCTG
PCTG由于具有玻璃一样的透明度和接近玻璃的密度,不含双酚A,食品卫生及阻燃性优良等优点,早先应用于化妆品包装以及塑料水杯较多。目前在大部分电子烟的烟油仓、烟嘴、烟杆外壳等上面都有应用,而且需求量极大。
例如PET树脂是由二元醇(乙二醇,EG)与二元酸(对苯二甲酸,PTA)缩聚而成线型均聚聚酯,而共聚聚酯是用醇或酸改性的聚酯,有PETG、PCTG和PCTA以及可降解的共聚聚酯。PCTG是一种非结晶性共聚酯。在其生产过程中,由于一定数量的乙二醇被1,4-cyclohexane dimethanol(CHDM)所取代,可预防结晶化,进而改善加工制造和透明度。
目前电子烟知名品牌都有在采用PCTG材料,主要应用在烟嘴,烟油仓甚至与外壳上。
图 PCTG材料雾化器组件
02.PPSU
PPSU是一种新型的非结晶热塑性工程塑料,质量轻、强度高,且在高温下气味好,不含双酚A,在反复加热的情况下也不会变性,可消毒性好,可以长期与水接触。而且它的典型应用之一是婴儿奶瓶,因此又被称做“奶瓶料”。
聚亚苯基砜PPSU由4,4′-联苯二酚和4,4′-二氯二苯砜经成盐、缩聚等步骤进行合成得到,分子结构式如下:
PPSU树脂的结构式
图 IQOS上盖外壳采用PPSU改性材料(来源网络)
03.PEEK
PEEK是一种热塑性特种工程塑料,由于良好的机械性能,和高熔点以及生物相容性无毒,符合FDA认证。聚醚醚酮(英文名称polyetheretherketone,简称PEEK)是指大分子主链由芳基、酮键和醚键组成的线性芳香族半结晶聚合物,为“芳香族聚酮”的聚合物家族。
图 PEEK 结构式
PEEK目前在加热不燃烧电子烟领域应用于加热不燃烧电子烟具外壳、加热片底座、雾化仓等部位。除了IQOS的烟具外壳、加热底座采用PEEK材料,烟蛙科技的QOQ、思格瑞格的CIGRIG烟具部件也是采用PEEK材料。
图 电子烟周边PEEK加热配件
04.透明尼龙
随着电子烟市场的增长,PCTG产能逐渐供不应求,因此行业迫切希望找到替代材料,而透明尼龙就是其中一种。
其透明性优异(透明性甚至超过PC,接近PMMA),另一方面在耐环境应力开裂、耐油性溶剂、耐抓伤、耐磨损等方面比一般的透明聚合物材料(如PS、PC、PMMA等)更为优越。常见的透明尼龙种类有PA MACM12、PA 12/MACMI、PA 6I/X 等等。
PA12 结构式
图 电子烟透明尼龙结构件
05.PP
聚丙烯(Polypropylene)是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性,机械性质强韧,抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。性能良好,PP是唯一可以放入微波炉的塑料,具有高强度和抗折性(50,000倍),在-20°C时不会破裂。
06.PEI
PEI学名聚醚酰亚胺,是具有高机械强度和刚度的非结晶性热塑性塑料,在大跨度的温度范围内和长期高工作温度下具有非常高的抗蠕变性,此外,还有非常好的抗水解性和尺寸稳定性。缺点就是价格略高。
PEI 结构式
PEI主要在中高端雾化器烟嘴上应用较多。
07.POM
聚甲醛POM,俗称"超钢"或者"赛钢",表面光滑,有光泽,硬而致密的材料,外观为淡黄或白色,是继聚酰胺PI之后一种综合性能优良的工程塑料,五大通用工程塑料之一。
POM具有良好的机械性能及刚性,可接受金属材料结合;POM具有优良的耐疲劳性能和抗蠕变性能;良好的耐磨性,自润滑和耐摩擦性能;目前在电子烟烟嘴材质上应用较多。
08.PC
PC材料具有透明、耐冲击性能好以及良好的尺寸稳定性,在电子烟雾化仓、烟嘴上有应用。据了解,E-hose电子水烟透明烟嘴采用的是PC塑胶件烟嘴,以及部分电子烟品牌也有采用PC材质的烟弹外壳。
09.高温尼龙PPA
高温尼龙(俗称PPA) 具有优异的综合性能,在热、电、物理及耐化学性方面都有良好的表现,在高温下的耐油和油脂性非常良好。它的连续使用温度为180℃,可耐高温270℃。不过高温下会散发淡淡的腥味、轻微刺鼻。
内容来自网络整理