CN109778588A - 一种采用废弃滤棒制备烟用滤料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用废弃滤棒制备烟用滤料的方法，将废弃二醋酸纤维滤棒放入浴比为1:100～2:100的脱脂溶液中，浸泡处理后，中和，清洗干燥，得到脱脂纤维；将上述脱脂纤维进行湿法成网非织造得到烟用滤料。本发明在制备脱酯二醋酸纤维烟用过滤非织造材料的过程中，没有添加任何的化学助剂，材料的强力主要来源于纤维大分子之间的氢键作用，制得的烟用过滤材料在使用过程中不会引入新的有害物质。

Description

一种采用废弃滤棒制备烟用滤料的方法

技术领域

本发明属于烟用滤料的制备领域，特别涉及一种采用废弃滤棒制备烟用滤料的方法。

背景技术

烟用滤棒在加工成型的过程中，会产生大量的废料。目前，烟草行业生产中对烟用废弃滤棒主要处理方式是委托焚烧和填埋，无疑会形成巨大的能源损耗以及环境污染问题。三乙酸甘油酯是烟草行业常用的一种增塑剂，常见的工艺是采用物理雾化的方式添加到烟用滤棒丝束的卷制工艺中，在烟用丝束中主要起强化、定型和增塑的作用，用量一般为7～11％之间。烟用废弃滤棒几乎不被再次利用的主要原因就在于脱除三乙酸甘油酯这个关键点上。目前烟用过滤材料常见的制作方法是采用烟用长丝卷制而成，用湿法成网非织造技术来制备烟用二醋酸纤维过滤材料未见相关说明。

目前烟草行业烟用滤棒常用到的纤维有二醋酸纤维、聚丙烯纤维等。二醋酸纤维作为烟用滤材的主要原料，其位置至今无可撼动，二醋酸纤维本身无毒、无味、表面积大，吸阻小、弹性和热稳定性好、质地坚硬、对烟气中的有害成分焦油和尼古丁截留率高等优点。湿法成网的过程中，纤维在水中分散均匀，杂乱无序排列，呈三维立体分布，使得纤网各向同性效果好，结构蓬松，而且纤维网的均匀度较好，特别适合于过滤材料的均匀过滤特的要求。

申请号为CN201610733248.8的中国专利公布了一种烟用二醋酸纤维素废滤棒回收利用的方法，该专利提到：用10-500mg/L季胺盐型表面活性剂溶液来去除烟用废弃滤棒中的三乙酸甘油酯，经回收得到的二醋酸纤维素经丙酮溶解以后作为生产二醋酸纤维素丝束的原料，但并未提及将回收得到的二醋酸纤维整体直接作为制备烟用过滤材料的方法。李景权等在《烟用滤棒二醋酸纤维素的回收及静电纺丝研究》一文中指出：用自主开发出的一套烟用废弃滤棒回收再利用中试生产设备，回收得到的二醋酸纤维素以掺配料的方式进行静电纺丝，但关于二醋酸纤维的具体回收方法并未见其说明，也并未涉及将回收得到的二醋酸纤维直接用来制备烟用过滤材料。申请号为GB8129314A的国外专利公布了一种从烟草制品生产中回收纤维素废料的方法，具体方法是：烟草生产过程中产生的纤维素废料进行酶促糖化，促进纤维素水解成单糖的条件下回收生产出的单糖，该专利的主要目的是为了将烟用废料中的纤维素水解为烟草处理工艺中的单糖，并未涉及将回收得到的纤维用于制备烟用滤料这一方面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用废弃滤棒制备烟用滤料的方法，克服现有烟草行业废弃二醋酸纤维滤棒难回收利用的缺陷。

该方法中首先将烟用废弃滤棒表层的成型纸剥除，后有规律地切断废料；接下来将废料小段放入配好的脱酯溶液中，在室温环境下放置一段时间；得到的脱酯二醋酸纤维用湿法成网非织造工艺来制备烟用过滤材料。烟用过滤材料克重为59～64g/m²，厚度为0.162～0.174mm，拉伸断裂强力为5～7N，拉伸断裂伸长率为8～9％。

本发明的一种采用废弃滤棒制备烟用滤料的方法，步骤包括：

(1)将废弃二醋酸纤维滤棒放入浴比为1:100～2:100的脱脂溶液中，浸泡处理后，中和，清洗干燥，得到脱脂二醋酸纤维；

(2)将上述脱脂二醋酸纤维进行湿法成网非织造得到烟用滤料。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(1)中废弃二醋酸纤维滤棒为前处理后废弃滤棒，具体为：将整个滤棒外层的成型纸除去，切断，得到长度范围为10～13mm的废料小段。

所述步骤(1)中脱脂溶液为醇碱溶液，其中乙醇的体积浓度为20～30％，氢氧化钠的质量浓度为10～12％。

所述步骤(1)中浸泡处理为：室温环境下，浸泡处理时间为150～180min；中和为体积百分浓度为5～7％的冰醋酸中和。

所述步骤(2)中湿法成网非织造具体为：将脱脂二醋酸纤维中加水，打浆，得到纤维混合浆液，然后倒入纸样抄取器的脱水筒中，得到纤维网，压榨干燥。

所述打浆为：脱酯二醋酸纤维放入PL4-00型瓦利打浆机的打浆槽中，加入6～8L的水，得到纤维混合浆液。

所述打浆度为10～14°SR。

所述纸样抄取器为PL6-C型纸样抄取器。

所述脱水时，混合浆液在湿法成网非织造工艺中的上浆浓度为0.025～0.03％。

所述纤维混合浆液倒入纸样抄取器的脱水筒中时，得到的纤网直径为180～200mm。

所述压榨干燥为：电热压榨机上进行压榨干燥，工作温度为100～110℃，压榨时间为4～5s，压榨工作压力为50Mpa。

所述电热压榨机为PL8-D型电热压榨机。

本发明一种所述方法制备的烟用滤料。

有益效果

1.本发明解决了长期以来烟草行业废弃二醋酸纤维滤棒不能有效回收的难点，有利于资源节约，并且具有一定的社会和经济效益；

2.本发明外层成型纸的脱除和废料的切段工序较为灵活简便；

3.本发明中用到的脱除三乙酸甘油酯的化学试剂较为常见，均为基本的化工原料；

4.本发明处理后的废液经冰醋酸中和以后，可以直接倒掉，不会对环境产生危害或者污染；

5.本发明在制备脱酯二醋酸纤维烟用过滤非织造材料的过程中，没有添加任何的化学助剂，材料的强力主要来源于纤维大分子之间的氢键作用，制得的烟用过滤材料在使用过程中不会引入新的有害物质；

6.本发明采用的湿法成网非织造工艺来制备脱酯二醋酸纤维烟用过滤材料，纤维在湿法成网的过程中可以均匀地分散，杂乱无序排列，呈三维立体分布，使得纤网各向同性效果好，结构蓬松，而且纤维网的均匀度较好，滤料平均孔径为13～18μm，孔隙率为72～79％，孔径分布呈单峰状，51～60％集中在13～20μm之间，特别适合于过滤材料的均匀过滤特性的要求；

7.本发明经回收得到的脱酯二醋酸纤维制备的烟用过滤材料克重为59～64g/m²，厚度为0.162～0.174mm，拉伸断裂强力为5～7N，拉伸断裂伸长率为8～9％；现有的二醋酸纤维水刺非织造材料克重为98～106g/m²，厚度为1.046～1.586mm。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明所使用的原材料均为市场有售，烟用废弃滤棒来自上海白玉兰烟草材料有限公司；湿法成网非织造工艺设备来自咸阳泰思特试验设备有限公司，具体为PL4-00型瓦利打浆机、PL6-C型纸样抄取器和PL8-D型电热压榨机。

本发明所制得的废弃滤棒脱酯二醋酸纤维湿法成网非织造过滤材料的性能测试方法具体如下：

1、克重按照GB/T24218.1-2009“纺织品非织造布试验方法第1部分：单位面积质量的测定”，仪器采用电子天平；

2、厚度按照GB/T24218.2-2009“纺织品非织造布试验方法第2部分：厚度的测定”，仪器采用YG141型织物厚度测试仪；

3、断裂强力和断裂伸长率按照GB/T24218.3-2009“纺织品非织造布试验方法第3部分：断裂强力和断裂伸长率的测定”，仪器采用YG065型电子织物强力仪；

4、滤料孔径大小及分布按照ASTM F316-2003“用起泡点和气孔平均流量法测定膜过滤器孔隙尺寸特点的标准试验方法”，仪器采用CFP-1100A型毛细管流动孔径测定仪；

实施例1

(1)将整个滤棒外层的成型纸除去，切断得到长度范围在10mm的废料小段；

(2)将步骤(1)中得到的废料小段，放入浴比为1:100的脱酯溶液体系中，浸泡处理后加入浓度为5％的冰醋酸中和并清洗干燥，得到脱酯二醋酸纤维；

其中脱酯溶液中乙醇的体积浓度为20％，氢氧化钠的质量浓度为10％，浸泡温度为室温环境(25℃)，浸泡处理时间为150min；

(3)将步骤(2)中得到的脱酯二醋酸纤维放入PL4-00型瓦利打浆机的打浆槽中，加入6L的水，得到纤维混合浆液；其中脱酯二醋酸纤维的打浆度为14°SR；

(4)将步骤(3)中得到的纤维混合浆液倒入PL6-C型纸样抄取器的脱水筒中，得到纤维网，纤网直径为185mm；其中纤维悬浮液在脱水时，混合浆液在湿法成网非织造工艺中的上浆浓度为0.025％；

(5)将步骤(4)中得到的脱酯二醋酸纤维网转移到PL8-D型电热压榨机上进行干燥，得到烟用过滤材料；

其中纤网在压榨干燥时，脱酯二醋酸纤维网转移到电热压榨机上进行干燥时的工作温度为100℃，压榨时间为5s，压榨工作压力为50Mpa。

所得烟用过滤材料克重为63g/m²，厚度为0.164mm，拉伸断裂强力为7N，拉伸断裂伸长率为9％。

滤料(烟用过滤材料)平均孔径为13μm，孔隙率为79％，孔径分布呈单峰状，51％集中在12～14μm之间。

实施例2

(1)将整个滤棒外层的成型纸除去，切断得到长度范围在11mm的废料小段；

(2)将步骤(1)中得到的废料小段，放入浴比为1.5:100的脱酯溶液体系中，浸泡处理后加入浓度为6％的冰醋酸中和并清洗干燥，得到脱酯二醋酸纤维；其中脱酯溶液中乙醇的体积浓度为25％，氢氧化钠的质量浓度为11％，浸泡温度为室温环境(25℃)，浸泡处理时间为160min；

(3)将步骤(2)中得到的脱酯二醋酸纤维放入PL4-00型瓦利打浆机的打浆槽中，加入7L的水，得到纤维混合浆液；其中脱酯二醋酸纤维的打浆度为12°SR；

(4)将步骤(3)中得到的纤维混合浆液倒入PL6-C型纸样抄取器的脱水筒中，得到纤维网，纤网直径为195mm；其中纤维悬浮液在脱水时，混合浆液在湿法成网非织造工艺中的上浆浓度为0.03％；

(5)将步骤(4)中得到的脱酯二醋酸纤维网转移到PL8-D型电热压榨机上进行干燥，得到烟用过滤材料；纤网在压榨干燥时，脱酯二醋酸纤维网转移到电热压榨机上进行干燥时的工作温度为105℃，压榨时间为5s，压榨工作压力为50Mpa。

所得烟用过滤材料克重为60g/m²，厚度为0.168mm，拉伸断裂强力为6N，拉伸断裂伸长率为7％。

滤料(烟用过滤材料)平均孔径为16μm，孔隙率为75％，孔径分布呈单峰状，55％集中在15～17μm之间。

实施例3

(1)将整个滤棒外层的成型纸除去，切断得到长度范围在13mm的废料小段；

(2)将步骤(1)中得到的废料小段，放入浴比为2:100的脱酯溶液体系中，浸泡处理后加入浓度为7％的冰醋酸中和并清洗干燥，得到脱酯二醋酸纤维；

其中脱酯溶液中乙醇的体积浓度为30％，氢氧化钠的质量浓度为12％，浸泡温度为室温环境(25℃)，浸泡处理时间为180min；

(3)将步骤(2)中得到的脱酯二醋酸纤维放入PL4-00型瓦利打浆机的打浆槽中，加入8L的水，得到纤维混合浆液；脱酯二醋酸纤维的打浆度为10°SR；

(4)将步骤(3)中得到的纤维混合浆液倒入PL6-C型纸样抄取器的脱水筒中，得到纤维网，纤网直径为180mm；其中纤维悬浮液在脱水时，混合浆液在湿法成网非织造工艺中的上浆浓度为0.03％；

(5)将步骤(4)中得到的脱酯二醋酸纤维网转移到PL8-D型电热压榨机上进行干燥，得到烟用过滤材料；其中纤网在压榨干燥时，脱酯二醋酸纤维网转移到电热压榨机上进行干燥时的工作温度为110℃，压榨时间为4s，压榨工作压力为50Mpa。

所得烟用过滤材料克重为58g/m²，厚度为0.174mm，拉伸断裂强力为5N，拉伸断裂伸长率为9％。

滤料(烟用过滤材料)平均孔径为18μm，孔隙率为72％，孔径分布呈单峰状，60％集中在15～20μm之间。

各实施例中的纤维在湿法成网的过程中可以均匀地分散，杂乱无序排列，呈三维立体分布，使得纤网各向同性效果好，结构蓬松，而且纤维网的均匀度较好，特别适合于过滤材料的均匀过滤特性的要求。

Claims (10)

1.一种采用废弃滤棒制备烟用滤料的方法，步骤包括：

(1)将废弃二醋酸纤维滤棒放入浴比为1:100～2:100的脱脂溶液中，浸泡处理后，中和，清洗干燥，得到脱脂二醋酸纤维；

(2)将上述脱脂二醋酸纤维进行湿法成网非织造得到烟用滤料。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(1)中废弃二醋酸纤维滤棒为前处理后废弃滤棒，具体为：将整个滤棒外层的成型纸除去，切断，得到长度范围为10～13mm的废料小段。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(1)中脱脂溶液为醇碱溶液，其中乙醇的体积浓度为20～30％，氢氧化钠的质量浓度为10～12％。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(1)中浸泡处理为：室温环境下，浸泡处理时间为150～180min；中和为体积百分浓度为5～7％的冰醋酸中和。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(2)中湿法成网非织造具体为：将脱脂二醋酸纤维中加水，打浆，得到纤维混合浆液，然后倒入纸样抄取器的脱水筒中，得到纤维网，压榨干燥。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述打浆度为10～14°SR。

7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述混合浆液在湿法成网非织造工艺中的上浆浓度为0.025～0.03％。

8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述纤维混合浆液脱水时，主体纤维依靠水的分散作用沉积在滤网上，形成纤维网，纤网直径为180～200mm。

9.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述压榨干燥为：电热压榨机上进行压榨干燥，工作温度为100～110℃，压榨时间为4～5s，压榨工作压力为50Mpa。

10.一种权利要求1所述方法制备的烟用滤料。