CN112251845A - 一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，所述可降解丝束中单根纤维具有皮芯结构，所述皮芯结构包括皮层和芯层；所述可降解丝束的树脂材料为PLA、PBS、PBSA。本发明用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束采用可降解树脂，制备的香烟过滤嘴丝束可降解，环保；同时皮芯结构能够综合两种可降解树脂的优异性能，可降解树脂的熔融温度较低，可以进行热粘结，替代传统的化学方法粘结，进一步提高环保性。

Description

一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束及其制备 方法
技术领域
本发明属于香烟过滤嘴材料及其制备技术领域，具体涉及一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，还涉及该用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束的制备方法。
背景技术
香烟过滤嘴是目前海洋中数量最多的一类塑料垃圾，目前绝大多数的香烟过滤嘴是由醋酸纤维素制成的，醋酸纤维素是一种需要十年甚至更长时间才能分解的塑料。因此采用可降解材料进行纺丝成丝束制备成香烟过滤嘴能够有效的解决香烟过滤嘴造成的环境污染。同时现有香烟过滤嘴材料由于热稳定性和粘结性不好，通常采用化学试剂进行化学粘结，使用化学试剂也存在一定的环境污染问题。
基于此，有必要提供一种用于香烟过滤嘴的可降解丝束。
发明内容
本发明第一目的在于提供一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束。
本发明第二目的在于提供上述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束的制备方法。
本发明的第一目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，所述可降解丝束中单根纤维具有皮芯结构，所述皮芯结构包括皮层和芯层；所述可降解丝束的树脂材料为PLA(聚乳酸)、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PBSA(聚丁二酸-己二酸丁二醇酯)。
本发明中，所述PBS结构式如下：
Figure BDA0002748095760000021
其中m为大于100的正整数。
本发明中，所述PBSA结构式如下：
Figure BDA0002748095760000022
其中n和m为大于100的正整数。
本发明中，所述芯层为PLA，所述皮层为PBS、PBSA两种树脂中的一种与热稳定性树脂混合而成。
进一步地，所述芯层PLA树脂的结晶温度为140-200℃。
优选地，所述热稳定性树脂为聚醋酸乙烯酯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种。皮层中聚醋酸乙烯酯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与芯层PLA具有很好的相容性，能够使皮芯形成优异的粘接。
进一步地，所述皮层中PBS、PBSA两种树脂中的一种与热稳定性树脂的质量配比为5:5-9:1。
本发明中，所述皮芯结构中，单根纤维的截面为O型、X型、Y型、H型、Z型中的一种。
优选地，所述单根纤维的截面为Y型。Y型比O型、X型提供更大的比表面积吸附、比H型加工容易。
进一步地，所述皮层与芯层的长丝的重量比为1:0.5-1。
本发明的第二目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束的制备方法，包括以下步骤：
S1)分别将皮层和芯层材料进行干燥处理；
S2)分别将干燥处理后的皮层和芯层材料送入两套纺丝系统纺丝及过滤；
S3)过滤后，经泵输入复合纺丝组件；经喷丝形成皮芯型结构的复合纤维。
进一步地，所述S1的干燥处理为：将皮层树脂、芯层树脂在80-100℃的干燥环境中烘干12h以上。
进一步地，S2的纺丝系统中，用于纺制皮层的螺杆区温度为120-150℃，过滤器温度为150-160℃，纺制芯层的螺杆区温度为150℃-230℃，过滤器温度设置为160-220℃。
进一步地，所述喷丝时使用Y型孔的喷丝板，喷丝板为圆形，直径为
Figure BDA0002748095760000031
Figure BDA0002748095760000032
喷丝板为孔数400～2500中的一种。
进一步地，所述Y型皮芯型结构的复合纤维制备香烟过滤嘴的粘接过程采用热粘接的方式，将丝束在110-120℃下1-5秒实现粘接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束采用可降解树脂，制备的香烟过滤嘴丝束可降解，环保；同时皮芯结构能够综合两种可降解树脂的优异性能，可降解树脂的熔融温度较低，可以进行热粘结，替代传统的化学粘结方法，进一步提高环保性。
(2)本发明用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，芯层为具有高结晶度聚乳酸材料来解决热收缩问题，皮芯结构为热塑性可降解聚酯材料，具有更好的热稳定性和热粘接性。
(3)本发明用于香烟过滤嘴材料的具有皮芯结构丝束，制备工艺简单、易于操作。
附图说明
图1是本发明用于香烟过滤嘴具有Y型皮芯结构的可降解丝束；
图中附图标记如下：1-皮层结构，2-芯层结构。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明作进一步的说明，以便本领域技术人员更好理解和实施本发明的技术方案。
实施例1
一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束的制备方法，包括以下步骤：
将结晶温度为160℃的PLA树脂为芯层树脂放入80℃烘箱干燥12h，PBS树脂和聚醋酸乙烯酯(比例为5:5)为皮层树脂放入80℃烘箱干燥12h，其中皮层和芯层的重量比为1:0.8。然后分别添料加入不同双螺杆挤出机。芯层双螺杆温度设定为160℃-180℃-190℃-180℃-170℃，过滤温度175℃。皮层双螺杆120℃-130℃-150℃-140℃-130℃，过滤温度155℃。喷丝板直径为200mm，喷丝孔为Y型，孔数为2000。再经由牵伸、卷曲、烘干得到如图1所示丝束。所得丝束在120℃下进行热粘接3秒后通过滤棒成型机经过成型工艺进行成型，得到香烟滤棒。
实施例2
一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束的制备方法，包括以下步骤：
将结晶温度为200℃的PLA树脂为芯层树脂放入90℃烘箱干燥12h，PBSA树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(比例为7:3)为皮层树脂放入90℃烘箱干燥12h，其中皮层和芯层的重量比为1:0.8。然后分别添料加入不同双螺杆挤出机。芯层双螺杆温度设定为210℃-220℃-230℃-220℃-210℃，过滤温度220℃。皮层双螺杆120℃-130℃-150℃-140℃-130℃，过滤温度160℃。喷丝板直径为200mm，喷丝孔为Y型，孔数为1500。再经由牵伸、卷曲、烘干得到如图1所示丝束。所得丝束在110℃下进行热粘接5秒后通过滤棒成型机经过成型工艺进行成型，得到香烟滤棒。
实施例3
一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束的制备方法，包括以下步骤：
将结晶温度为180℃的PLA树脂为芯层树脂放入100℃烘箱干燥12h，PBSA树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂(比例为9:1)为皮层树脂放入80℃烘箱干燥12h，其中皮层和芯层的重量比为1:0.8。然后分别添料加入不同双螺杆挤出机。芯层双螺杆温度设定为190℃-200℃-210-200℃-190℃，过滤温度195℃。皮层双螺杆120℃-130℃-150℃-140℃-130℃，过滤温度150℃。喷丝板直径为200mm，喷丝孔为Y型，孔数为1000。再经由牵伸、卷曲、烘干得到如图1所示丝束。所得丝束在130℃下进行热粘接5秒后通过滤棒成型机经过成型工艺进行成型，得到香烟滤棒。
对比例1
将结晶温度为180℃的PLA树脂为芯层树脂放入100℃烘箱干燥12h，PBSA树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂(比例为9:1)为皮层树脂放入80℃烘箱干燥12h，其中皮层和芯层的重量比为1:0.8。然后分别添料加入不同双螺杆挤出机。芯层双螺杆温度设定为190℃-200℃-210-200℃-190℃，过滤温度195℃。皮层双螺杆120℃-130℃-150℃-140℃-130℃，过滤温度150℃。喷丝板直径为200mm，喷丝孔为O型孔，孔数为1000。再经由牵伸、卷曲、烘干得到丝束。所得丝束在130℃下进行热粘接5秒后通过滤棒成型机经过成型工艺进行成型，得到香烟滤棒。
对比例2
将结晶温度为180℃的PLA树脂为芯层树脂放入100℃烘箱干燥12h，PBSA树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂(比例为9:1)为皮层树脂放入80℃烘箱干燥12h，其中皮层和芯层的重量比为1:0.8。然后分别添料加入不同双螺杆挤出机。芯层双螺杆温度设定为190℃-200℃-210-200℃-190℃，过滤温度195℃。皮层双螺杆120℃-130℃-150℃-140℃-130℃，过滤温度150℃。喷丝板直径为200mm，喷丝孔为H型孔，孔数为1000。再经由牵伸、卷曲、烘干得到丝束。所得丝束在130℃下进行热粘接5秒后通过滤棒成型机经过成型工艺进行成型，得到香烟滤棒。
性能测试
检测实施例1-3和对比例1-2制备得到的可降解丝束的耐热性和粘接性能，具体结果见表1。
粘接性能测试方法邵氏硬度A采用标准GB/T 22838.6-2009卷烟和滤棒物理性能的测定第6部分：硬度
收缩率的测试方法为：将滤棒先截取固定长度10mm或丝束长度25mmL1，将其放入指定温度环境30min。再次测试滤棒或丝束的长度L2。
收缩率＝(L1-L2)/L1
比表面积通过BET吸附进行测试，为便于比较表格中数据以实施例1的比表面积为基准，其比值为1，其余各实施例数据比值为其测试的比表面积数值除以实施例1的比表面积数值。
表1.各实施例制备的可降解丝束的耐热性和粘接性能
Figure BDA0002748095760000071
以上实施实例对本发明不同的实施过程进行了详细的阐述，但是本发明的实施方式并不仅限于此，所属技术领域的普通技术人员依据本发明中公开的内容，均可实现本发明的目的，任何基于本发明构思基础上做出的改进和变形均落入本发明的保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载的为准。

Claims (10)

1.一种用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，其特征在于，所述可降解丝束中单根纤维具有皮芯结构，所述皮芯结构包括皮层和芯层；所述可降解丝束的树脂材料为PLA、PBS、PBSA。
2.根据权利要求1所述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，其特征在于，所述PBS结构式如下：
Figure FDA0002748095750000011
其中m为大于100的正整数。
3.根据权利要求1所述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，其特征在于，所述PBSA结构式如下：
Figure FDA0002748095750000012
其中n和m为大于100的正整数。
4.根据权利要求1-3任一项所述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，其特征在于，所述芯层为PLA，所述皮层为PBS、PBSA两种树脂中的一种与热稳定性树脂混合而成。
5.根据权利要求4所述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，其特征在于，所述芯层PLA树脂的结晶温度为140-200℃。
6.根据权利要求4所述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，其特征在于，所述热稳定性树脂为聚醋酸乙烯酯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种。
7.根据权利要求6所述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，其特征在于，所述皮层中PBS、PBSA两种树脂中的一种与热稳定性树脂的质量配比为5:5-9:1。
8.根据权利要求4所述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束，其特征在于，所述皮芯结构中，单根纤维的截面为O型、X型、Y型、H型、Z型中的一种。
9.一种权利要求1～8任一项所述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束的制备方法，包括以下步骤：
S1)分别将皮层和芯层材料进行干燥处理；
S2)分别将干燥处理后的皮层和芯层材料送入两套纺丝系统纺丝及过滤；
S3)过滤后，经泵输入复合纺丝组件；经喷丝形成皮芯型结构的复合纤维。
10.根据权利要求9所述用于香烟过滤嘴具有皮芯结构的可降解丝束的制备方法，其特征在于，S2的纺丝系统中，用于纺制皮层的螺杆区温度为120-150℃，过滤器温度为150-160℃，纺制芯层的螺杆区温度为150℃-230℃，过滤器温度设置为160-220℃。
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