CN111109651B - 一种可生物降解复合纤维无胶中空滤棒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可生物降解复合纤维无胶中空滤棒的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）丝束选型：选用线密度8‑15的ktex的可完全生物降解的复合纤维烟用丝束；（2）开松：在市售改进型中空滤棒成型机组上将丝束开松；（3）成型和切断：开松后的丝束被顺次引入干热空气段烟枪、冷却段烟枪、成型切断即可制得一种可生物降解纤维无胶中空滤棒，该滤棒在不添加任何增塑剂或粘合剂的条件下，卷制成型，降低了生产成本，消除了增塑剂或粘合剂中微量有害物质对人体的危害，安全无污染。

Description

一种可生物降解复合纤维无胶中空滤棒的制备方法
技术领域
本发明属于卷烟用中空滤棒的制备领域，具体涉及一种可生物降解复合纤维无胶中空滤棒的制备方法。
背景技术
香烟滤嘴对降焦减害，提高香烟品味起到很大作用，是卷烟生产过程中不可缺少的一部分，目前国内市场上卷烟过滤嘴材料主要为二醋酸纤维丝束、聚丙烯纤维丝束。二醋酸纤维滤棒性能优越，主要用于高档香烟，但醋酸纤维是以优质木材为原料，经制浆、纤维素提取、溶解、干纺集束制备而成，整个生产过程污染较为严重，且大量消耗木材，破坏生态环境，而且纤维素经醋酸酯化后，不易降解，其废弃物容易造成环境污染；聚丙烯纤维滤棒的综合性能与二醋酸纤维滤棒相比较，缺陷明显，且其原料为石油基塑料，近几年使用量逐年减少，被淘汰的趋势已成定局。
近年来，国内在可降解高分子材料方面的研究与产业化有了长足的发展，其中聚乳酸材料发展最为突出，已形成工业化聚合产能4万吨/年，在建项目产能20万吨/年。其中，本公司年产一万吨生产线于2019年1月份完成建设。另外，聚乙交酯、聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸一己二酸丁二酯等也已形成工业化万吨级产能。
在可降解纤维滤棒方面的研究报道较多。专利申请号为200710055310.3，专利申请号为201210241274.0，专利申请号为201310048812.9的专利申请公开了聚乳酸纤维烟用滤棒的制备方法，该方法采用三醋酸甘油酯、乳酸甘油酯、柠檬酸甘油酯、改性乳酸粘合剂、改性淀粉胶等增塑剂和粘合剂对聚乳酸纤维丝束进行粘结，提高增塑作用，提高滤棒硬度。但是使用该方法不仅生产成本高，而且粘合剂中的有害成分对吸烟者的健康不利。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，对现有工艺进行进一步优化，本发明提供一种可生物降解复合纤维无胶中空滤棒的制备方法，以实现以下发明目的：
1、不添加增塑剂、粘合剂
2、降低生产成本
3、减少废弃物对环境的污染
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种可生物降解复合纤维无胶中空滤棒的制备方法，包括丝束选型、开松、成型和切断步骤，具体步骤如下：
所述丝束选型：选用线密度8～15ktex可完全生物降解的复合纤维烟用丝束，该丝束的单纤维为皮芯结构，其复合材料包括但不限于低熔点聚乳酸、普通聚乳酸、聚乙交酯、聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯等；
所述可完全生物降解复合纤维烟用丝束为低熔点聚乳酸与普通聚乳酸复合纤维；或者聚乳酸与聚乙交酯复合纤维；或者聚乳酸与聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯复合纤维；
所述低熔点聚乳酸与普通聚乳酸复合纤维是单丝为皮芯结构的复合纤维，皮层PLA熔点在125～135℃，芯层PLA熔点在170～180℃，皮层与芯层的体积比为30/70～50/50，单丝截面为圆形或Y型；
所述聚乳酸与聚乙交酯复合纤维是单丝为皮芯结构的复合纤维，皮层PLA熔点在155-170℃，芯层PLA熔点在220-230℃，皮层与芯层的体积比为30/70-50/50，单丝截面为圆形或Y型；
所述聚乳酸与聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯复合纤维是单丝为皮芯结构的复合纤维，皮层为熔点120～130℃的PBAT与熔点为155～170℃的PLA的混合物，其中PBAT与PLA的体积混合比为50/50～70/30，芯层为熔点170～180℃的PLA，皮层与芯层的体积比为30/70～50/50，单丝截面为圆形或Y型。
所述开松：在市售改进型中空滤棒成型机组上，将可降解烟用丝束在改进型中空滤棒成型机组上开松，展开宽度10～16cm；
所述成型和切断：在市售改进型中空滤棒成型机组上，将开松后的可降解烟用丝束顺次引入干热空气段烟枪、冷却段烟枪、卷制成型，并切割成指定长度的无胶中空成型滤棒；
所述干热空气段烟枪，该烟枪内引入的干热空气温度为125-170℃，引入的干热空气与引入的烟用丝束在该区段依靠纤维皮表层低熔点特性完成热态自粘合成型；
所述冷却段烟枪，该烟枪内引入室温空气，引入的室温空气将热态成型滤棒吹扫并冷却固化，卷制成型切断后的滤棒在室温条件下冷却平衡1-3小时即可制得所述可生物降解复合纤维无胶中空滤棒；
所述卷制成型，包括选用成型纸搭口成型，或者不选用成型纸直接成型；
所述选用成型纸搭口成型，为切割成型的无胶中空滤棒外圆包裹成型纸；
所述不选用成型纸卷直接成型，为切割成型的无胶中空滤棒外圆无包裹成型纸；
所述无胶中空滤棒，滤棒内不添加任何增塑剂或粘合剂，滤棒外观形状为中孔管状圆柱体；
所述市售改进型中孔滤棒成型机组，为将市售定制的改进型中空滤棒成型机组原烟枪引入的水蒸气改换成了干热空气，并增设了引入冷空气的冷却段烟枪。
本发明所要解决的技术问题是提供一种可完全生物降解的复合纤维中空滤棒的无胶热粘合制备方法，可以在不添加任何增塑剂、粘合剂条件下，利用复合纤维的物理特性在热态中自粘合，制备出能满足新型烟支要求的中空滤棒。
采用上述技术方案，本发明的有益效果为：
1、采用本发明的无胶中空滤棒制备方法，制得中空滤棒性能优异；
2、采用本发明的无胶中空滤棒制备方法，不使用增塑剂或粘合剂，无有毒物质释放，消除了增塑剂或粘合剂中微量有害物质对人体的危害，安全无污染；
3、采用本发明的无胶中空滤棒制备方法，制得的中空滤棒可完全生物降解，且对人体无毒无害，减少了在生产过程和废弃物对环境产生的污染，降低了生产成本。
具体实施方式：
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
选用丝束线密度15ktex，单丝线密度6.7dtex的聚乳酸皮芯结构的复合纤维烟用丝束，其中皮层PLA熔点125℃、芯层PLA熔点175℃，在改进型中空滤棒成型机组上，将其开松至展开宽度为15cm，并顺次通过干热空气温度为125℃的干热空气段烟枪、冷却段烟枪，用规格为26g/㎡、宽度为26.5mm的成形纸，卷制成型生产出规格为120mm×24.1mm×10mm的无胶中空滤棒，在室温条件下冷却平衡1小时，取样检测，滤棒外观良好，切面平整，各项指标满足卷烟使用要求。
实施例2
选用丝束线密度15ktex、单丝线密度3.8dtex的聚乳酸与聚乙交酯的皮芯结构复合纤维烟用丝束，其中皮层PLA熔点170℃、芯层PGA熔点230℃，在改进型中空滤棒成型机组上，将其开松至展开宽度为16cm，并顺次通过干热空气温度为170℃的干热空气段烟枪、冷却段烟枪，卷制成型出规格为120mm×24.7mm×10mm的无胶无纸中空滤棒，在室温条件下冷却平衡1.5小时，取样检测，滤棒外观良好，切面平整，各项指标满足卷烟使用要求。
实施例3
选用丝束线密度10ktex，单丝线密度5dtex的聚乳酸与聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯的混合物与聚乳酸皮芯结构复合纤维烟用丝束，其中皮层为PLA与PBAT的混合物熔点140℃，芯层PLA熔点180℃，在改进型中空滤棒成型机组上，将其开松至展开宽度为12cm，并顺次通过干热空气温度为140℃的干热空气段烟枪，冷却段烟枪，用规格为26g/㎡，宽度为22.8mm的成形纸，卷制成型生产出规格为100mm×20.4mm×9mm的无胶中空滤棒，在室温条件下冷却平衡2小时，取样检测，滤棒外观良好，切面平整，各项指标满足卷烟使用要求。
实施例4
选用丝束线密度10ktex，单丝线密度4.2dtex的聚乳酸皮芯结构的复合纤维烟用丝束，其中皮层PLA熔点135℃，芯层PLA熔点170℃，在改进型中空滤棒成型机组上，将其开送至展开宽度为13cm，并顺次通过干热空气温度为135℃的干热空气段烟枪，冷却段烟枪，卷制成型生产出规格为100mm×21mm×9mm的无胶无纸中空滤棒，在室温条件下冷却平衡3小时，取样检测，滤棒外观良好，切面平整，各项指标满足卷烟使用要求。
实施例5
选用丝束线密度8ktex，单丝线密度6dtex的聚乳酸与聚乙交酯皮芯结构的复合纤维烟用丝束，其中皮层PLA熔点125℃，芯层PGA熔点230℃，在改进型中空滤棒成型机组上，将其开送至展开宽度为11，并顺次通过干热空气温度为155℃的干热空气段烟枪，冷却段烟枪，用规格为26g/㎡，宽度为20mm的成形纸，卷制成型生产出规格为85mm×17.6mm×7mm的无胶中空滤棒，在室温条件下冷却平衡1.5小时，取样检测，滤棒外观良好，切面平整，各项指标满足卷烟使用要求。
实施例6
选用丝束线密度8ktex，单丝线密度4dtex的聚乳酸与聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯的混合物与聚乳酸的皮芯结构复合纤维烟用丝束，其中皮层为PLA与PBAT的混合物熔点135℃，芯层PLA熔点175℃，在改进型中空滤棒成型机组上，将其开松至展开宽度为10cm，并顺次通过干热空气温度为135℃的干热空气段烟枪，冷却段烟枪，卷制成型生产出规格为85mm×18.2mm×7mm的无胶无纸中空滤棒，在室温条件下冷却平衡2小时，取样检测，滤棒外观良好，切面平整，各项指标满足卷烟使用要求。
上诉各实施例中，卷制成型生产出的无胶中空滤棒为该滤棒外圆有成形纸包裹，生产出的无胶无纸中空滤棒为该滤棒外圆无成形纸包裹，卷制成型生产出的滤棒规格为长度×外圆周长×内通孔圆周长，中空滤棒为管状圆柱体。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种可生物降解复合纤维无胶中空滤棒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）丝束选型：选用线密度8-15ktex的双组份皮芯结构的可生物降解的复合纤维烟用丝束；
（2）开松：将线密度为8-15ktex可生物降解复合纤维烟用丝束在市售改进型中空滤棒成型机组上开松；
（3）成型和切断：在市售改进型中空滤棒成型机组上，开松后的丝束顺次通过该机组干热空气段烟枪的热粘合、冷却段烟枪的冷却固化、卷制成型，并切割成指定长度的无胶中空滤棒；
（4）室温平衡：卷制成型切断后的滤棒在室温条件下冷却平衡1-3小时；
所述干热空气段烟枪，烟枪内干热空气温度为125～170℃；所述冷却段烟枪，烟枪内引入室温空气；
所述热粘合冷却段的冷却固化，为开松后的烟用丝束，不添加任何增塑剂或粘合剂，在成型机组干热空气段烟枪区段，依靠纤维皮层低熔点特性完成热态自粘合成型，并通过冷却段烟枪区段，经室温空气吹扫冷却后固化成型；
所述可生物降解复合纤维的材料是可生物降解、可熔融的高分子材料，包括：低熔点聚乳酸，普通聚乳酸，聚乙交酯，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯；
所述低熔点聚乳酸与普通聚乳酸复合纤维是单丝为皮芯结构的复合纤维，皮层PLA熔点在125-135℃，芯层PLA熔点在170-180℃，皮层与芯层的体积比为30/70-50/50，单丝截面为圆形或Y型；
所述聚乳酸与聚乙交酯复合纤维是单丝为皮芯结构的复合纤维，皮层PLA熔点在155-170℃，芯层PLA熔点在220-230℃，皮层与芯层的体积比为30/70-50/50，单丝截面为圆形或Y型；
所述聚乳酸与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合纤维是单丝为皮芯结构的复合纤维，皮层为熔点120-130℃的PBAT与熔点为155-170℃的PLA的混合物，其中PBAT与PLA的体积混合比为50/50-70/30，芯层为熔点170-180℃的PLA，皮层与芯层的体积比为30/70-50/50，单丝截面为圆形或Y型。
2.根据权利要求1所述的制备方法，所述卷制成型，包括选用成型纸搭口成型，该滤棒外圆有成型纸包裹，或者不选用成型纸直接成型，该滤棒外圆无成型纸包裹。
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