CN103772751B

CN103772751B - 多孔发泡体烟用滤嘴材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103772751B
Application number: CN201410019091.3A
Authority: CN
Inventors: 杜互助; 盛培秀; 唐荣成; 金强; 王明辉
Original assignee: Nantong Cigarette Filter Co Ltd
Current assignee: Nantong Cigarette Filter Co Ltd
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2034-01-15
Also published as: CN103772751A

Abstract

本发明公开了一种多孔发泡体烟用滤嘴材料及其制备方法，多孔发泡体烟用滤嘴材料包含以重量份计的下列成分：醋酸纤维素片70～88、聚乳酸1～10和增塑剂6～25。本发明可直接将醋酸纤维素片通过超临界流体发泡熔融挤出的方式获得定型定径的发泡体烟用滤棒。与普通过滤嘴相比，其吸附有害物质的性能都非常接近，甚至略高于普通香烟的过滤嘴，完全可以满足香烟过滤嘴的性能指标。本发明的工艺过程简单，工序变短，而且所用的超临界流体对环境没有任何的污染，作为滤棒的一种全新的形式，应用前景广阔。

Description

多孔发泡体烟用滤嘴材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及发泡材料及其制备方法，特别涉及一种多孔发泡体烟用滤嘴材料及其制备方法。

背景技术

目前市场上广泛使用的烟用滤棒主要由二醋酸纤维素丝束经丝束开松、增塑剂施加、喂入、卷制成型、分切而得，而醋酸纤维素丝束是由二醋酸纤维素片经溶解、过滤脱泡、纺丝、卷曲压皱、干燥等复杂的工艺获得的。在生产过程中，二醋酸纤维素片在丙酮中完全溶解需要大量的时间；所用的丙酮易燃易爆，且需要回收；生产丝束和开松丝束的过程中会产生飞花，对操作人员有一定的职业安全风险。并且整个生产过程还存在工序繁多、工艺复杂、需要大量的设备、占用大量的土地、消耗大量的能源等问题。由于丝束的特性曲线不同，不是任何规格的丝束都能适应要求。丝束的性能受到单旦、总旦、截面形状、卷曲度、水分等因素影响。因此，由二醋酸纤维素丝束制成的滤棒受到丝束的影响很大。此外，醋酸纤维滤棒产品质量还受丝束开松、增塑剂施加、成型效果等因素影响，生产工艺流程较复杂。研究发现通过发泡工艺特别是超临界二氧化碳辅助加工的方法制备醋酸纤维素发泡多孔材料，工艺相对简单，已在材料领域有广泛应用。但目前的超临界二氧化碳发泡熔融温度高，容易导致制成的发泡材料孔隙不均匀，制成的材料很难在滤棒中应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发泡熔融温度低、孔隙均匀的多孔发泡体烟用滤嘴材料及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了多孔发泡体烟用滤嘴材料，包含以重量份计的下列成分：醋酸纤维素片70～88、聚乳酸1～10和增塑剂6～25，所述多孔发泡体烟用滤嘴材料是通过超临界流体发泡熔融挤出的方式制备。本发明的多孔发泡体烟用滤嘴材料选用醋酸纤维素与聚乳酸的共混材料，其中聚乳酸可以提高发泡的均匀度。

在一些实施方式中，增塑剂选自三醋酸甘油酯、三甘醇二乙酸脂、柠檬酸酯中的一种或几种。增塑剂能降低共混材料的熔融温度，从而避免物料在挤出机中发生降解。

在一些实施方式中，多孔发泡体烟用滤嘴材料中还包括重量份为0.1～0.5的二氧化钛。添加的二氧化钛作为增白剂，可以提高滤棒的白度。

在一些实施方式中，多孔发泡体烟用滤嘴材料上具有若干泡孔，泡孔的开孔率为65%～84%，泡孔密度为10⁷～10¹²个/cm³，泡孔孔径为10μm～300μm。

根据本发明的另一个方面，提供了多孔发泡体烟用滤嘴材料的制备方法，包括如下步骤：

1）将干燥后的醋酸纤维素片、聚乳酸、增塑剂和二氧化钛份充分混合；

2）将混合后的物料加入超临界流体发泡挤出机中，混炼，注入超临界流体，形成均相溶液后，挤出发泡。

在一些实施方式中，步骤2）中的超临界流体为氮气或二氧化碳，其加入的量为0.5～4重量份。

在一些实施方式中，步骤2）中的超临界流体发泡挤出机包括依次连接的上阶挤出机、注气段、下阶挤出机和挤出机头，所述上阶挤出机的工艺温度为190～220℃，注气段温度高于上阶挤出机的工艺温度15～25℃，下阶挤出机的工艺温度及挤出机头温度为180℃～205℃。

在一些实施方式中，步骤1）中干燥后的醋酸纤维素片取代度为2.0～2.7。纤维素醚是纤维素分子链上的羟基为醚基取代的产物，平均每个失水葡萄糖单元上被反应试剂取代的羟基数目，称为取代度。取代度为2.0～2.7的醋酸纤维素熔融温度约为229℃，熔融显著降低，发泡更均匀。

在一些实施方式中，醋酸纤维素片和聚乳酸的含水率低于0.5%。低的含水率可防止在熔融过程中水分蒸发形成气泡使发泡不均匀。

超临界流体是指物质处于临界温度和临界压力以上的流体，兼有气体和液体的双重特性，它具有近似液体的密度和近似气体的粘度，它可以像气体一样扩散，也能像液体一样溶解，因而它具有很强的溶解能力和良好的流动性及传递性。超临界流体的扩散系数比液体大两个数量级，而且流体的密度和粘度等性能均可通过压力和温度的变化方便地进行调节与控制，因而在聚合物熔体中超临界流体的溶解性、流动性、扩散性等都好于普通的液体或气体。

本发明可直接将醋酸纤维素片通过超临界流体发泡熔融挤出的方式获得定型定径的发泡体烟用滤棒，与普通过滤嘴相比，其吸附有害物质的性能和口感都非常接近，甚至略高于普通香烟的过滤嘴。完全可以满足香烟过滤嘴的性能指标。不仅工艺过程简单，工序变短，而且所用的超临界流体对环境没有任何的污染，作为滤棒的一种全新的形式，应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明的多孔发泡体烟用滤嘴材料的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种多孔发泡体烟用滤嘴材料，包含以重量份计的下列成分：醋酸纤维素70～88、聚乳酸1～10、增塑剂6～25和二氧化钛0.1～0.5。本发明的多孔发泡体烟用滤嘴材料是通过超临界流体发泡熔融挤出的方式制备，超临界流体为氮气或二氧化碳，加入的量为0.5～4重量份。

其中，增塑剂选自三醋酸甘油酯、三甘醇二乙酸脂、柠檬酸酯中的一种或几种。

本发明的多孔发泡体烟用滤嘴材料上具有若干泡孔，泡孔的开孔率为65%～84%，泡孔密度为10⁷～10¹²个/cm³，泡孔孔径为10μm～300μm。

本发明的多孔发泡体烟用滤嘴材料是通过超临界流体发泡熔融挤出的方式制备，如图1所示，本发明的多孔发泡体烟用滤嘴材料的制备方法包括如下步骤：

1）将醋酸纤维素片为70～88重量份、聚乳酸1～10重量份、增塑剂6～25重量份和二氧化钛0.1～0.5重量份放入干燥机中烘干至含水率低于0.5%，后再放入高速混合机中充分混合6～10min。其中所用原料醋酸纤维素片取代度为2.0～2.7；

2）将混合后的物料加入超临界流体发泡挤出机中，超临界流体发泡挤出机包括依次连接的上阶挤出机、注气段、下阶挤出机和挤出机头。混合物首先进入上阶挤出机，在工艺温度为190～220℃下进行混炼后并挤出，然后进入注气段熔融，注气段的温度比上阶挤出机的工艺温度高15～25℃，在熔融的同时在注气段注入0.5～4重量份超临界流体氮气或二氧化碳作为发泡剂形成均相溶液，再进入下阶挤出机挤出。下阶挤出机和挤出机头温度为180℃～205℃。

上述超临界流体发泡挤出机可采用南京杰亚挤出装备有限公司（SHJ-50型）CO₂发泡挤出机。

实施例1～5

将按照表1中重量份的醋酸纤维素片、聚乳酸、二氧化钛和增塑剂（三醋酸甘油酯、三甘醇二乙酸脂、柠檬酸酯）按照上述的方法混合并挤出，工艺参数见表1。再通过不同内径的成型烟枪定径定型分切获得长度为120mm的烟用滤棒，所得到的滤棒随机取20支检测圆周、重量、圆度、开孔率、泡孔密度、泡孔孔径、吸阻及硬度，检测方法参照国家相关标准，具体物理指标如表1。

表1

实施例6～10

用实施例1～5所制得的滤棒与烟丝卷制成样品卷烟，所得到的每个样品卷烟随机取50支进行抽吸，测量每支抽吸口数并取平均值，并测量抽吸后的烟气中的焦油含量和总粒相物。焦油含量和总粒相物按照GB/T19609-2004《卷烟用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》测定。采用相同圆周、吸阻及长度的普通滤棒制成的卷烟进行对比实验，结果如表2。

表2

卷烟	抽吸口数	焦油（mg/支）	总粒相物（mg/支）
				对照1	7.3	6.1	8.45
实施例1	7.1	6.3	8.33
				对照2	7.2	7.2	9.62
实施例2	7.2	7.1	9.74
				对照3	7.4	11.5	14.50
实施例3	7.6	11.9	14.30
				对照4	7.3	12.5	15.37
实施例4	7.0	12.0	15.96
				对照5	7.3	12.5	15.33

实施例5

7.1

12.7

15.58

由以上实施例可以看出，本发明的多孔发泡体烟用滤嘴材料的制备方法所生产出的发泡材料制作成的香烟过滤嘴，与普通过滤嘴相比，其吸附有害物质的性能都非常接近，甚至略高于普通香烟的过滤嘴。完全可以满足香烟过滤嘴的性能指标。工艺流程简单，安全无毒，生产效率高，可一定程度上替代现有香烟过滤嘴。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims

1.多孔发泡体烟用滤嘴材料，由以重量份计的下列成分组成：醋酸纤维素70～88、聚乳酸1～10、增塑剂6～25、二氧化钛0.1～0.5，所述多孔发泡体烟用滤嘴材料是通过超临界流体发泡熔融挤出的方式制备，所述增塑剂选自三醋酸甘油酯、三甘醇二乙酸脂、柠檬酸酯中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的多孔发泡体烟用滤嘴材料，其特征在于：所述多孔发泡体烟用滤嘴材料上具有若干开孔泡孔，所述泡孔的开孔率为65％～84％，泡孔密度为10⁷～10¹²个/cm³，泡孔孔径为10μm～300μm。

3.制备权利要求1所述的多孔发泡体烟用滤嘴材料的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将干燥后的醋酸纤维素片、聚乳酸、增塑剂和二氧化钛混合；

2)将混合后的物料加入超临界流体发泡挤出机中，混炼，注入超临界流体，形成均相溶液后，挤出发泡。

4.根据权利要求3所述的多孔发泡体烟用滤嘴材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中的超临界流体为氮气或二氧化碳，其加入的量为0.5～4重量份。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤2)中的超临界流体发泡挤出机包括依次连接的上阶挤出机、注气段、下阶挤出机和挤出机头，所述上阶挤出机的工艺温度为190～220℃，注气段温度高于上阶挤出机的工艺温度15～25℃，下阶挤出机的工艺温度及挤出机头温度为180℃～205℃。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述醋酸纤维素片取代度为2.0～2.7。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中干燥后的醋酸纤维素片和聚乳酸的含水率低于0.5％。