CN1017399B - 提高香烟滤嘴硬度的方法 - Google Patents

提高香烟滤嘴硬度的方法

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Abstract

通过在纤维类形成滤嘴前，把具有可用来形成螯合键的基团的水溶性树脂和与该树脂的可形成螯合键的基团形成螯合键的无毒金属盐加到滤嘴纤维上去，在不增加纤维含量的情况下提高纤维基香烟滤嘴硬度的方法。

Description

本发明涉及在不增加纤维含量的情况下提高纤维基香烟滤嘴，尤其是由非织聚烯烃物料如聚丙烯纤维或纤化聚丙烯烯膜组成的滤嘴的硬度的方法。
纤维基香烟滤嘴通常是由含有烯松纤维束、条片或非织物料带或纤化膜的基质组成，并用一般形成过滤条的设备加工。然成将滤条切成滤嘴长度的小段以构成香烟滤嘴。上述一般滤条制作设备包括一个束管、一组附属装置和用于成形、包裹和切条的机械。
通常用于香烟滤嘴的膨化纤维束旦尼尔大约在2，000～10，000之间，并且该基质可作为单一挤压纤维或不同纤维复合材料提供。在使用连续纤维束的场合，经常是通过射流膨化或织纹喷嘴拉成束。在进入射流喷嘴前至少一些丝束可是不曲和非织纹化的。
醋酸纤维素纤维束能方便地利用最初设计用来处理这种纤维的一般滤条制作装置，按上述加工成可切段的滤嘴条。但是纤维素基滤嘴与合成物（如聚烯烃纤维）比较起来，有相对松软的倾向以及其它缺点。
聚烯烃类如聚丙烯纤维对生产来说比醋酸纤维素纤维束更便宜，而且能在相等或更高强度的情况下拉成更小旦尼尔，以及能提供更好的过滤效果而不减弱抗拉强度。然而，当以相同的一般滤嘴条制作设 备生产聚烯烃类香烟滤嘴时，由于使用越来越高比例的适用添加物，其中某些是亲水的而聚烯烃类过滤基质基本上是疏水的，所以经常会遇机械上的问题。
可能遇到此类机械问题的其它过滤基质是聚酯类、聚酰胺类和丙烯酸类以及丙烯和乙烯或其它较低烯单体构成丝共聚物的化合物，尤其是作为束、非织条和纤化膜的原料。
尤其，在不增加纤维含量和加工费用的情况下，以及从而在不对直接随由纤维含量决定的硬度值而变化的拉丝（即压降）水平带来不良影响的情况下，用含有聚烯烃纤维的香烟滤嘴以及甚至用含有醋酸纤维素纤维的香烟滤嘴是难以达到合乎要求的尺寸稳定性和硬度标准。
因此需要一种在不增加纤维含量情况下提高纤维基香烟滤嘴硬度的方法。
根据本发明，制作香烟滤嘴的方法，包括由烯松纤维束、条片或非织物带或纤化膜组成的纤维类基质在成形设备中加工成滤嘴条，再将切成香烟滤嘴，其特征在于为提高滤嘴的硬度，将一种具有可用来形成螯合键基团的无毒水溶性树脂以及一种能和树脂中形成螯合键的基团形成螯合键的无毒金属盐类在香烟滤嘴形成前加到纤维上去。
与树脂形成螯合键的金属盐类可以是水溶性或者不溶性盐类，它们可以与树脂一起以溶液形式或者在树脂溶液中以悬浮液的形式同时加到滤嘴纤维上去，或按惯用方法分别用物理方法施加到纤维上去。然而，如果需要，可容易地改良一般滤条制作装置来允许在滤嘴条构成前或后通喷雾、浸渍或印涂或者通过真空吸取等其它常规方法将溶液或悬浮液施加到纤维束、条片和类似物上。
推荐使用约0.5～5%（重量）水溶性树脂（按干基质计）和约为2-3∶2-5树脂对盐加的重量比率，其中更优选的是树脂对盐重量比为3∶5，使用约3%树脂。
按特性来说，水溶性树脂是一种含有氮、氧、羰基或在有无毒金属盐存在的情况下能提供电子对去形成螯合物的含硫化学基因的无毒水溶性树脂或聚合物（参见Fieser    and    Fieser，Advanced    Organic    Chemistry，1965，P408，718，827）。
推荐的树脂类是聚亚胺类、聚胺类、聚酰胺类、聚硫醇类、聚羰酸酯类或了聚醚类。更优选的树脂类是市场上可买到的来自BASF做为Polymin-p的聚乙烯亚胺、聚乙二醇或者市场上可买到的来自Hercules    Incorporated做为Kymene557，525或2064的碱性聚酰胺和表氯醇之一种水溶性阳离子缩合物。
而且，推荐树脂类的平均分子量从约1，000～50，000不等，较低范围具有较低粘度，并且容易吸取。
推荐的能与树脂中可形成螯合键的基团形成螯合键的无毒金属盐类的金属组分是周期表中碱金属类、碱土金属类和过渡元素类的无毒元素。更优选的是锌、镁、钠、钾、钙和钡。阴离子基团推荐的是硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、氯化物、溴化物、丙酸盐和硫氰酸盐基团。
当施加到过滤基质上的时候，树脂中可形成螯合键的基团和金属盐类通常在相对温和的温度条件下反应去形成螯合键。推荐的基质也包括或者用一种中间添加物，例如马来酐或者众知改善基质附着力的类似物处理。以螯合组分处理后，将过滤基质进行常规干燥，最好在相对低的温度下，大约20～80℃范围内烘干。
推荐的基质主成分聚丙烯纤维含量至少为10%（按重量计）， 而且还可包括常用组分的复合物，例如聚丙烯/聚乙烯;聚丙烯/聚偏二氯乙烯;聚丙烯/醋酸纤维素和聚丙烯/纸。当不是所有基质都做为螯合组分载体表面的时候，也可以使用由相同的或混合的纤维组分和纤度形成的一种或一种以上非织物带。
基质可用一般表面活性性剂做为补充添加物，其浓度约0.1～10%，推荐用脱水山梨糖醇脂肪酸酯的聚亚氧烷基衍生物，多羟基醇的脂肪酸单酯或多羟基醇的脂肪酸二酯，用量为0.5～10%（重量计）。
还可以使用其它一般添物，例如像多元醇（甘油、乙二醇等）那样的保湿剂溶液、乳浊液、悬浮液或分散体，像酮糖类及多糖类的调味剂和香料，薄荷醇和减充血剂那样的药物。
为了保证准确控制水分含量，最好控制各处理添加物的水分含量。可以通过将施加添加物基质夹在或压片在两种或两种以上未处理基质组分之间来隔绝或避免嘴唇直接接触添加物组分。
本发明用下述实施例做进一步说明。
实施例1
把由具有35.2克/10分钟流速的熔纺全同聚丙烯得到的成烟4.5dpf（平均每丝旦尼尔）园状未分聚丙烯纤维拆包、开松、梳理、成曲和拉拔成宽度约30.5～35.5厘米（12-14英寸）的薄束带。用充分混合的含有3%聚乙烯亚胺和5%硫氰酸锌水溶液喷雾束带，空气干燥得到约3∶5比率（按干物重计），并穿过滤嘴条制作设备的附属装置（Mollins公司的PM-2型），以38克/米的纸插束包裹。调整滤嘴条制作设备以获得高（MAX）、中等（MID）和低（MIN）纤维含量的滤条，并且标准Filtrona数字硬度检测仪（DHT200型） 分别检测得到的滤嘴条硬度。结果以来1中的S1-S3报千并与相应未处理的对照C1-C3比较。
表1
样品    条重范围    硬度（%F.平均）
S1MIN 85.28
C1MIN 81.54
S2MID 88.78
C2MID 86.72
S3MAX 91.94
C3MAX 89.14
实施例2
A、把由具有35.2克/10分钟流速的溶纺全同聚丙烯得到的成烟4.5dpf（平均每丝旦尼尔）园截面的未筛分聚丙烯纤维拆包、开松、梳理、成曲和拉拔成宽度约30.5～35.5厘米和薄束带。无需进一步处理，将束带通过视为和英国Mollins公司出产的PM-2型等效的一般滤条形成设备的附属装置制成以BXT-100聚丙烯膜包裹的135毫米滤嘴条。该条切成27毫米检验滤嘴小段，分级和分类以得到大致相等的重量，在111～136毫米Wg（水位计）范围内拉伸，置于一边供检测和对照用。
B、把实施例2A所述得到的称了重的72支检测滤嘴两端相接插入适配的空心塑料插入物，并通过来自Norton公司从属Tygon商标的现成的管分别连接到一个橡胶球和一个（a）树脂和（b）盐组分混合水溶液的所期容器上。监视由务检测滤嘴带出的检测液，直至沥尽，然后拆下每个滤嘴并在烘箱中于40～50℃下干燥24小时，放 冷，重新称重。接着用Filtrona数字硬度测试仪（DHT200型）检测硬度。使用的含水检测液随形成螯合的树脂“a”浓度和种类及形成螯合的盐“b”浓度和种类而变化。检测结果和对照（代号C）报告在下述表2中。
表2
样品    树脂（a）    树脂%（重量计）    盐（b）    盐%（重量计）硬度（％F，平均）
S4 Kymene＊7557H 1% ZnSO41.6% 81.2
C4    -    -    -    -    84.4
S5 Kymene 557H 3% ZnSO45% 89.3
C5    -    -    -    -    84.3
S6 Kymene 367 1% ZnSO41.6% 84.6
C4    -    -    -    -    84.4
S7 Kymene 367 3% ZnSO45% 88.2
C5    -    -    -    -    84.3
S8 Kymene 2064 1% ZnSO41.6% 84.0
C4    -    -    -    -    84.4
S9 Kymene 2064 3% ZnSO45% 92.2
C5    -    -    -    -    84.3
S10 Kymene 45D 1% ZnSO41.6% 83.6
C4    -    -    -    -    84.4
S11 Kymene 45D 3% ZnSO45% 90.7
C5    -    -    -    -    84.3
S12 PEI＊81% ZnSO41.6% 84.2
C4    -    -    -    -    84.4
S13 PEI 3% ZnSO45% 94.4
C5    -    -    -    -    84.3
＊7、市售的Hercules    Incorporated生产的水溶性阳离子树脂产品。
＊8、聚乙烯亚胺
C、使用2～3%范围PEI树脂（聚乙烯亚胺）和硫酸锌（按重量计，比率为3∶5）水溶液重复实施例2B操作。检测结果报告在表3 中。
表3
样品  树脂（a）  树脂%（重量计）  盐（b）  盐%（重量计）硬度（％F，平均）
S14 PEI 1 ZnSO41.6 86.4
C14    -    -    -    -    85.6
S15 PEI 1.5 ZnSO42.5 85.6
C14    -    -    -    -    85.6
S16 PEI 2 ZnSO43.3 90.8
C14    -    -    -    -    85.6
S17 PEI 2.5 ZnSO44.2 90.1
C14    -    -    -    -    85.6
S18 PEI 3 ZnSO45 90.4
C14    -    -    -    -    85.6
S19 PEI 2 ZnSO41 85.8
C15    -    -    -    -    86.8
S20 PEI 2 ZnSO42 87.0
C15    -    -    -    -    86.8
S21 PEI 2 ZnSO43 88.1
C15    -    -    -    -    86.8
S22 PEI 2 ZnSO44 89.3
C15    -    -    -    -    86.8
S23 PEI 2 ZnSO45 87.9
C15    -    -    -    -    86.8
D、使用固定3∶5比率（重量计）的1～3%PEI和硫酸镁或钠的水溶液重复实施例2B操作。检测结果报告在表4中。
表4
样品    树脂（a）    树脂%（重量计）    盐（b）    盐%（重量计）硬度（％F，平均）
S24 PEI 1 MgSO41.6 86.9
C16    -    -    -    -    85.8
S25 PEI 1.5 MgSO42.5 89.1
C16    -    -    -    -    85.8
S26 PEI 2 MgSO43.3 88.8
C16    -    -    -    -    85.8
S27 PEI 2.5 MgSO44.2 89.5
C16    -    -    -    -    85.8
S28 PEI 3 MgSO45 91.1
C16    -    -    -    -    85.8
S29 PEI 1 Na2SO41.6 86.5
C16    -    -    -    -    85.8
S30 PEI 1.5 Na2SO42.5 87.8
C16    -    -    -    -    85.8
S31 PEI 2 Na2SO43.3 87.8
C16    -    -    -    -    85.8
S32 PEI 2.5 Na2SO44.2 90.0
C16    -    -    -    -    85.8
S33 PEI 3 Na2SO45 91.2
C16    -    -    -    -    85.8
E、使用分别含有PEI、Kymene557、367、1∶1甲基乙烯基醚/马来酐（MVE/MA）共聚物或羧甲基纤维素（CMC）作为“a”组分和硫酸镁或硫酸锌作为“b”组分的水溶液重复实施例2b操作。按上述方法检测所得到的处理过的滤嘴，检测结果报告在下述表5中。
表5
样品    树脂（a）    树脂%（重量计）    盐（b）    盐%（重量计）硬度（％F，平均）
S34 PEI 2 MgSO43.3 94.9
C17    -    -    -    -    87.2
S35 Kymene 557 2 MgSO43.3 94.5
C17    -    -    -    -    87.2
S36 Kymene 367 2 MgSO43.3 94.2
C17    -    -    -    -    87.2
S37 MVE/MA 2 MgSO43.3 96.8
C17    -    -    -    -    87.2
S38 PVP 2 MgSO43.3 95.4
C17    -    -    -    -    87.2
S39 CMC 2 MgSO43.3 96.4
C17    -    -    -    -    87.2
S40 PEI 2 ZnSO43.3 86.8
C17    -    -    -    -    87.2
S41 Kymene 557 2 ZnSO43.3 87.4
C17    -    -    -    -    87.2
S42 Kymene 367 2 ZnSO43.3 90.6
C17    -    -    -    -    87.2
S43 MVE/MA 2 ZnSO43.3 93.6
C17    -    -    -    -    87.2
S44 CMC 2 ZnSO43.3 90.3
C17    -    -    -    -    87.2

Claims (14)

1、一种制作香烟滤嘴的方法，其中，将含有稀松纤维束、条片或非织物带或纤化膜的纤维基质在成形装置中加工形成过滤条，并将该条切成香烟滤嘴，该方法的特征在于，为了提高滤嘴硬度，把大约0.5-5%(重量)(按干纤维计)的具有可用来形成螯合键的基团的无毒水溶性树脂和一种与树脂的螯合键形成基团形成螯合键的无毒金属盐在香烟滤嘴构成前加到纤维上去，其中所用的树脂对金属盐的重量比率约为2-3∶2-5，优选的是使用约3%的树脂，而树脂与盐的重量比率为3∶5。
2、根据权利要求1的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，使用大约1.5-5%的树脂。
3、根据权利要求2的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，使用约3%树脂，而树脂对盐的比率（重量计）为3∶5。
4、根据权利要求1、2或3的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，水溶性树脂是一种含有氮、氧、羰基或能提供电子对去形成螯合物的含硫化学基团的无毒水溶性树脂或聚合物。
5、根据权利要求4的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，水溶性树脂是聚胺、聚酰胺、聚硫醇、聚羧酸酯或聚醚。
6、根据权利要求4的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，水溶性树脂是聚乙烯亚胺、聚乙二醇或碱性聚酰胺和表氯醇的阳离子水溶性缩合物。
7、根据权利要求1的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，树脂平均分子量为约1，000～50，000。
8、根据权利要求1的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，其中的金属是一种碱金属、碱土金属或过渡金属元素。
9、根据权利要求8的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，金属是锌、镁、钠、钾、钙或钡。
10、根据权利要求1的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，无毒盐是硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、氯化物、溴化物、丙酸盐或硫氰酸盐。
11、根据权利要求1的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，其中包括在用树脂和盐处理后于约20～80℃干燥纤维的步骤。
12、根据权利要求1的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，其中包括在用树脂和盐处理后用马来酐处理纤维的步骤。
13、根据权利要求1的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，纤维包含至少10%（重量）的主原料聚丙烯纤维。
14、根据权利要求1的制作香烟滤嘴的方法，其进一步特征在于，用树脂和盐的处理是在滤嘴条形成前或后通过喷雾、浸渍或印涂纤维，或者通过真空吸取到纤维中进行的。
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