CN110326815A - 一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料及其制备方法，所述香烟过滤嘴材料包括由长丝集合而成的丝束，所述长丝由以下重量百分比的组分组成：非结晶状的聚乳酸60～95％，结晶状的聚乳酸5～40％，纳米材料0.1～3％；其中，所述纳米材料为氧化石墨烯、碳纳米管、纳米氧化锌中的一种。本发明采用可完全生物降解的聚乳酸材料制备相应的香烟过滤嘴材料，加工性能优异，可适应现有的熔融纺丝生产线生产，且该过滤嘴材料具有低吸阻和高过滤的特点。

Description

一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及烟草过滤技术领域，具体涉及一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料及其制备方法。
背景技术
1996年世界卫生组织向世界各国推荐采用“尼古丁替代疗法”进行戒烟；所谓“尼古丁替代疗法”是以非烟草的形式、小剂量安全性好的尼古丁制剂，取代烟草中的尼古丁，所提供的尼古丁小于抽烟所得，但足以减少烟瘾症状，在使用一段时间后，戒烟者尼古丁的摄取量逐渐减少，进而达到戒烟的目的。对于广大烟民来说，吸食烟草需要的有效成分为尼古丁；然而传统的烟草产品中尼古丁总量较高且在烟草燃烧过程中产生烟焦油、不充分燃烧物等几百种对人体有害的副产物，极大了损害了人体的健康。
随着烟草行业的发展，为了满足消费者的健康理念需求，推出了各种香烟产品，如细支烟、超细支烟、传统电子烟、低温不燃烧烟等等。由于新产品的不断研发，对香烟过滤嘴的要求也在不断的提高，如进一步降低有害物质同时保证烟气烟雾量的满足感。为此低吸阻、高过滤性能的嘴棒越来越受到重视，中国专利CN 201810354183.5利用高单丝旦数的聚乳酸丝束并配合特殊的成型纸制备出低吸阻嘴棒，该方法大大了降低过滤嘴的过滤效率，且无法采用醋纤成棒工艺进行成棒，棒材的硬度性能需由特殊的成型纸来弥补。
发明内容
本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料及其制备方法，采用可完全生物降解的聚乳酸材料制备相应的香烟过滤嘴材料，加工性能优异，可适应现有的熔融纺丝生产线生产，且该过滤嘴材料具有低吸阻和高过滤的特点。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，包括由长丝集合而成的丝束，所述长丝由以下重量百分比的组分组成：非结晶状的聚乳酸60～95％，结晶状的聚乳酸5～40％，纳米材料0.1～3％；其中，所述纳米材料为氧化石墨烯、碳纳米管、纳米氧化锌中的一种。
进一步的，所述非结晶状的聚乳酸的熔融指数为15～30g/10min。
进一步的，所述结晶状的聚乳酸的熔融指数为5～20g/10min，气温结晶温度为150～180℃。
进一步的，所述长丝的形状为三角形、六边形、四角星形、五角星形或镂空圆形。
进一步的，所述长丝的旦数为1～50dtex，所述丝束的总旦数为5000～40000dtex。
还提供了一种如上所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量百分比比例分别称取非结晶状的聚乳酸、结晶状的聚乳酸和纳米材料，然后将三者混合均匀得到原材料；所述纳米材料为氧化石墨烯、碳纳米管、纳米氧化锌中的一种；
S2、将上述原材料用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒，而后粒子进行真空干燥，然后保持真空使粒子冷却至40℃以下；
S3、粒子出料后使用单螺杆挤出机并配备相应形状的喷丝板进行纺丝，经牵伸、卷曲、热定型后得到丝束成品。
进一步的，在步骤S2中，将上述原材料在160～200℃下用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒。
进一步的，将粒子置于60℃中真空干燥24h。
进一步的，步骤S3中,所述喷丝板为具有三角形孔、六边形孔、四角星形孔、五角星形孔或镂空圆形孔的喷丝板，使经过纺丝后得到的长丝的形状为三角形、六边形、四角星形、五角星形或镂空圆形。
进一步的，步骤S3中,依次经过纺丝、牵伸、卷曲和热定型后的长丝旦数为1～50dtex，丝束总旦数为5000～40000dtex。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明技术方案采用可完全生物降解的聚乳酸材料制备相应的香烟过滤嘴材料，加工性能优异，完全可以适应现有的熔融纺丝生产线生产，该香烟过滤嘴材料具有低吸阻和高过滤的特点；且将该香烟过滤嘴材料制成三角形、六边形、四角星形、五角星形或镂空圆形，从而利用其可制备出吸阻在250pa/cm以下的香烟过滤嘴棒。
附图说明
图1a为实施例1中的长丝形状示意图；
图1b为实施例2中的长丝形状示意图；
图1c为实施例3中的长丝形状示意图；
图1d为实施例4中的长丝形状示意图；
图1e为实施例5中的长丝形状示意图。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
为了说明发明构思的可行性，结合本发明的技术内容、所实现目的及效果详予说明。
一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，包括由长丝集合而成的丝束，所述长丝由以下重量百分比的组分组成：非结晶状的聚乳酸60～95％，结晶状的聚乳酸5～40％，纳米材料0.1～3％；其中，所述纳米材料为氧化石墨烯、碳纳米管、纳米氧化锌中的一种。
进一步的，所述非结晶状的聚乳酸的熔融指数为15～30g/10min(210℃/2.16kg，测试标准ASTMD1238)。
进一步的，所述结晶状的聚乳酸的熔融指数为5～20g/10min(210℃/2.16kg，测试标准ASTMD1238)，气温结晶温度为150～180℃(测试标准ASTMD3418)。
进一步的，所述长丝的形状为三角形、六边形、四角星形、五角星形或镂空圆形。
进一步的，所述长丝的旦数为1～50dtex，所述丝束的总旦数为5000～40000dtex。
还提供了一种如上所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量百分比比例分别称取非结晶状的聚乳酸、结晶状的聚乳酸和纳米材料，然后将三者混合均匀得到原材料；所述纳米材料为氧化石墨烯、碳纳米管、纳米氧化锌中的一种；
S2、将上述原材料用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒，而后粒子进行真空干燥，然后保持真空使粒子冷却至40℃以下；
S3、粒子出料后使用单螺杆挤出机并配备相应形状的喷丝板进行纺丝，经牵伸、卷曲、热定型后得到丝束成品。
进一步的，在步骤S2中，将上述原材料在160～200℃下用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒。
进一步的，将粒子置于60℃中真空干燥24h。
进一步的，步骤S3中,所述喷丝板为具有三角形孔、六边形孔、四角星形孔、五角星形孔或镂空圆形孔的喷丝板，使经过纺丝后得到的长丝的形状为三角形、六边形、四角星形、五角星形或镂空圆形。
进一步的，步骤S3中,依次经过纺丝、牵伸、卷曲和热定型后的长丝旦数为1～50dtex，丝束总旦数为5000～40000dtex。
为了说明本发明构思的可行性，结合以下具体实施例予以说明：
实施例1：
一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，包括由长丝集合而成的丝束，其中长丝由以下重量百分比的组分组成：非结晶状的聚乳酸90％，结晶状的聚乳酸7％，碳纳米管3％。
一种制备上述低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量百分比比例分别称取非结晶状的聚乳酸、结晶状的聚乳酸和碳纳米管，然后将三者混合均匀得到原材料；
2)将上述原材料在160～200℃下用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒，而后将粒子置于60℃中真空干燥24h，然后保持真空使粒子冷却至40℃以下；
3)粒子出料后使用单螺杆挤出机并配备具有三角形孔的喷丝板进行纺丝，得到形状为三角形的长丝(如图1a所示)，长丝集合后经牵伸、卷曲、热定型后得到丝束成品(即香烟过滤嘴材料)。
上述中，将形状为三角形的长丝集合成丝束，利用三角形的特征，在长丝与长丝之间的空隙可达到低吸阻的要求。
将实施例1中的香烟过滤嘴材料用产品成型设备(滤棒成型机)进行再加工后得到香烟过滤嘴棒，该香烟过滤嘴棒的相关性能列于表1。
实施例2：
一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，包括由长丝集合而成的丝束，其中长丝由以下重量百分比的组分组成：非结晶状的聚乳酸80％，结晶状的聚乳酸18％，氧化石墨烯2％。
一种制备上述低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量百分比比例分别称取非结晶状的聚乳酸、结晶状的聚乳酸和氧化石墨烯，然后将三者混合均匀得到原材料；
2)将上述原材料在160～200℃下用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒，而后将粒子置于60℃中真空干燥24h，然后保持真空使粒子冷却至40℃以下；
3)粒子出料后使用单螺杆挤出机并配备具有六边形孔的喷丝板进行纺丝，得到形状为六边形的长丝(如图1b所示)，长丝集合后经牵伸、卷曲、热定型后得到丝束成品(即香烟过滤嘴材料)。
上述中，将形状为六边形的长丝集合成丝束，利用六边形的特征，在长丝与长丝之间的空隙可达到低吸阻的要求。
将实施例2中的香烟过滤嘴材料用产品成型设备(滤棒成型机)进行再加工后得到香烟过滤嘴棒，该香烟过滤嘴棒的相关性能列于表1。
实施例3：
一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，包括由长丝集合而成的丝束，其中长丝由以下重量百分比的组分组成：非结晶状的聚乳酸65％，结晶状的聚乳酸34％，碳纳米管1％。
一种制备上述低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量百分比比例分别称取非结晶状的聚乳酸、结晶状的聚乳酸和碳纳米管，然后将三者混合均匀得到原材料；
2)将上述原材料在160～200℃下用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒，而后将粒子置于60℃中真空干燥24h，然后保持真空使粒子冷却至40℃以下；
3)粒子出料后使用单螺杆挤出机并配备具有四角星形孔的喷丝板进行纺丝，得到形状为四角星的长丝(如图1c所示)，长丝集合后经牵伸、卷曲、热定型后得到丝束成品(即香烟过滤嘴材料)。
上述中，将形状为四角星的长丝集合成丝束，利用四角星的特征，在长丝与长丝之间的空隙可达到低吸阻的要求。
将实施例3中的香烟过滤嘴材料用产品成型设备(滤棒成型机)进行再加工后得到香烟过滤嘴棒，该香烟过滤嘴棒的相关性能列于表1。
实施例4：
一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，包括由长丝集合而成的丝束，其中长丝由以下重量百分比的组分组成：非结晶状的聚乳酸70.5％，结晶状的聚乳酸29％，纳米氧化锌0.5％。
一种制备上述低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量百分比比例分别称取非结晶状的聚乳酸、结晶状的聚乳酸和纳米氧化锌，然后将三者混合均匀得到原材料；
2)将上述原材料在160～200℃下用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒，而后将粒子置于60℃中真空干燥24h，然后保持真空使粒子冷却至40℃以下；
3)粒子出料后使用单螺杆挤出机并配备具有五角星形孔的喷丝板进行纺丝，得到形状为五角星的长丝(如图1d所示)，将长丝集合后经牵伸、卷曲、热定型后得到丝束成品(即香烟过滤嘴材料)。
上述中，将形状为五角星的长丝集合成丝束，利用五角星的特征，在长丝与长丝之间的空隙可达到低吸阻的要求。
将实施例4中的香烟过滤嘴材料用产品成型设备(滤棒成型机)进行再加工后得到香烟过滤嘴棒，该香烟过滤嘴棒的相关性能列于表1。
实施例5：
一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，包括由长丝集合而成的丝束，其中长丝由以下重量百分比的组分组成：非结晶状的聚乳酸80％，结晶状的聚乳酸19.5％，碳纳米管0.5％。
一种制备上述低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量百分比比例分别称取非结晶状的聚乳酸、结晶状的聚乳酸和碳纳米管，然后将三者混合均匀得到原材料；
2)将上述原材料在160～200℃下用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒，而后将粒子置于60℃中真空干燥24h，然后保持真空使粒子冷却至40℃以下；
3)粒子出料后使用单螺杆挤出机并配备具有镂空圆形孔的喷丝板进行纺丝，得到形状为镂空圆形的长丝(即单丝，如图1e所示)，将长丝集合后经牵伸、卷曲、热定型后得到丝束成品(即香烟过滤嘴材料)。
上述中，将形状为镂空圆形的长丝集合成丝束，利用镂空圆形的外形特征和内部的镂空，可达到低吸阻的要求。
将实施例5中的香烟过滤嘴材料用产品成型设备(滤棒成型机)进行再加工后得到香烟过滤嘴棒，该香烟过滤嘴棒的相关性能列于表1。
表1为对比例和实施例1-5的吸阻、过滤效果
需要说明的是，表1中的对比例为背景技术中的专利CN201810354183.5所述的滤棒；实施例1-5中香烟过滤嘴材料的单丝旦数均为25dtex，丝束总旦数为11000dtex；测试样品均以长度30mm、圆周23.5～24.5mm的滤棒接装外部的直线型吸烟机进行抽吸测试，过滤截留量为过滤嘴棒抽吸前后的质量差。
从表1中数据可以看出，本发明采用的材料和相关工艺在保证低吸阻的同时具有良好的高过滤效率。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，其特征在于，包括由长丝集合而成的丝束，所述长丝由以下重量百分比的组分组成：非结晶状的聚乳酸60～95％，结晶状的聚乳酸5～40％，纳米材料0.1～3％；其中，所述纳米材料为氧化石墨烯、碳纳米管、纳米氧化锌中的一种。
2.如权利要求1所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，其特征在于，所述非结晶状的聚乳酸的熔融指数为15～30g/10min。
3.如权利要求1所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，其特征在于，所述结晶状的聚乳酸的熔融指数为5～20g/10min，气温结晶温度为150～180℃。
4.如权利要求1所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，其特征在于，所述长丝的形状为三角形、六边形、四角星形、五角星形或镂空圆形。
5.如权利要求1所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料，其特征在于，所述长丝的旦数为1～50dtex，所述丝束的总旦数为5000～40000dtex。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量百分比比例分别称取非结晶状的聚乳酸、结晶状的聚乳酸和纳米材料，然后将三者混合均匀得到原材料；所述纳米材料为氧化石墨烯、碳纳米管、纳米氧化锌中的一种；
S2、将上述原材料用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒，而后粒子进行真空干燥，然后保持真空使粒子冷却至40℃以下；
S3、粒子出料后使用单螺杆挤出机并配备相应形状的喷丝板进行纺丝，经牵伸、卷曲、热定型后得到丝束成品。
7.如权利要求6所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，将上述原材料在160～200℃下用抽真空双螺杆挤出机混合挤出造粒。
8.如权利要求7所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，其特征在于，将粒子置于60℃中真空干燥24h。
9.如权利要求6所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中,所述喷丝板为具有三角形孔、六边形孔、四角星形孔、五角星形孔或镂空圆形孔的喷丝板，使经过纺丝后得到的长丝的形状为三角形、六边形、四角星形、五角星形或镂空圆形。
10.如权利要求9所述的低吸阻且高过滤的香烟过滤嘴材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中,依次经过纺丝、牵伸、卷曲和热定型后的长丝旦数为1～50dtex，丝束总旦数为5000～40000dtex。
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