CN114981311A

CN114981311A - 可降解纤维素酯

Info

Publication number: CN114981311A
Application number: CN202180009633.7A
Authority: CN
Inventors: M·库姆斯; A·米乐尔; C·帕尔克
Original assignee: Celanese International Corp
Current assignee: Celanese International Corp
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-08-30
Also published as: KR20220141329A; MX2022009803A; BR112022015871A2; US20210244088A1; US11723401B2; WO2021163171A1; JP2023514048A; EP4103621A4; EP4103621A1; US20230157353A1; CA3169863A1

Abstract

本文披露了一种可降解纤维素酯。所述纤维素酯可以形成为用于香烟滤嘴的丝束或者形成为制品，如模制制品。碱性材料、酶材料、或其组合包含在所述纤维素酯中以降解所述纤维素酯。

Description

可降解纤维素酯

优先权要求

本申请要求于2020年2月10日提交的美国临时申请号62/972,621的优先权，将所述申请的全部内容和披露通过援引并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及通过在纤维素酯中加入碱性材料、酶材料或碱性材料和酶材料的组合来降解纤维素酯如乙酸纤维素的方法。特别地，本发明涉及在纤维素酯丝束或制品中包括经包衣的碱性材料和/或酶材料。

背景技术

纤维素酯广泛用于许多目的，包括用于模制制品和作为香烟滤嘴中的乙酸纤维素丝束。尽管纤维素酯(如乙酸纤维素)是已知会降解的生物聚合物，但降解速率比天然纤维素慢。例如，香烟滤嘴可能需要长达15年来降解，因为乙酸纤维素不会降解直至去除足够的乙酰基，从而允许微生物识别材料进行降解。吸烟后，滤嘴经常被丢弃在环境中并且是世界上最常见的人造垃圾形式之一。据估计，每年有4.5万亿个香烟滤嘴成为垃圾。由于乙酸纤维素的降解时间和滤嘴中所含的增塑剂，垃圾保留比期望的更长。尽管已经尝试形成包含乙酸纤维素的可生物降解滤嘴，但由于多种原因这些尝试均未成功，包括由于改性和/或添加剂而导致香烟味道的不希望的变化以及降解时间未充分缩短。由纤维素酯制成的模制制品受制于类似的缺陷。

美国专利号5,084,296(通过援引并入本文)披露了一种组合物，其包含乙酸纤维素或其他纤维素酯以及锐钛矿型氧化钛，该氧化钛具有(1)不小于30m²/g的比表面积，(2)0.001至0.07μm的初级粒径，或(3)不小于30m2/g的比表面积和0.001至0.07μm的初级粒径。为了提高可光降解性和可分散性，氧化钛的表面可以用磷酸盐或其他磷化合物、多元醇、氨基酸或其他来处理。使用平均取代度不超过2.15的低取代纤维素酯确保了高的可生物降解性。组合物可进一步含有增塑剂和/或脂肪族聚酯、生物降解促进剂(例如有机酸或其酯)。可降解纤维素酯组合物是高度可光降解和可模制的，并且因此可用于制造各种制品。

美国专利号8,397,733(通过援引并入本文)披露了一种可降解香烟滤嘴，其包括膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件和围绕过滤元件的滤棒成型纸、以及分散在丝束中的丸剂。丸剂包括适于催化乙酸纤维素丝束水解的材料，该材料用水溶性或水可渗透材料的内层和D.S.在2.0-2.6范围内的乙酸纤维素的外层包封。

美国专利公开号2009/0151738(通过援引并入本文)披露了一种可降解香烟滤嘴，其包括膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件、围绕过滤元件的滤棒成型纸、以及与丝束接触的包衣或丸剂。包衣和/或丸剂可由适于催化乙酸纤维素丝束水解的材料和水溶性基质材料构成。材料可以是酸、酸式盐、碱、和/或适于产生酸的细菌。包衣可以施加到丝束、滤棒成型纸或二者上。丸剂可以放置在过滤元件中。当水接触水溶性基质材料时，适于催化水解的材料被释放并催化乙酸纤维素丝束的水解和随后的降解。上述内容也适用于由纤维素酯制成的制品。

因此，需要有助于降解用于制品和香烟滤嘴中的纤维素酯的材料的受控和持续的释放。

发明内容

在一些方面，本披露涉及一种包含取代度大于1.3的纤维素酯的可降解纤维素酯制品，其中所述制品的至少一部分包含碱性材料、酶材料、或其组合。纤维素酯可包括乙酸纤维素、丁酸纤维素、丙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、硫酸纤维素、邻苯二甲酸纤维素、及其组合。在一些方面，碱性材料、酶材料、或其组合可以作为纤维素酯制品上的包衣提供。在其他方面，碱性材料、酶材料、或其组合可以作为可降解纤维素酯制品内的丸剂提供。丸剂可以包括包衣。碱性材料的pH可以为至少7.4、优选至少7.6。碱性材料可以包括氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、或其组合中的至少一种。丸剂可以包含碱性材料和酶材料，并且其中酶材料包括酯酶、纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合。酶材料可以包括酯酶。丸剂的包衣可以包含碱性材料。丸剂可以包含酶材料，并且所述酶材料可以包覆有第二包衣材料。丸剂可以包含酶材料，所述酶材料包括酯酶以及纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合中的至少一种。包衣材料在25℃下的水溶度可以为至少0.01g/100mL。包衣材料可以包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、或其组合。包衣材料可以包括寡糖、单糖、聚羟基烷酸酯、或其组合。包衣材料可以不含乙酸纤维素。第二包衣材料可以包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、或其组合。第二包衣材料可以包括寡糖、单糖、和/或聚羟基烷酸酯。丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内可使膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少20％、优选至少30％、更优选至少60％。

在一些方面，本披露涉及一种可降解香烟滤嘴，其包括：包括膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件，其中乙酸纤维素的取代度(DS)大于1.3；分散在所述膨化的乙酸纤维素丝束中的丸剂；以及至少部分地围绕所述过滤元件的滤棒成型纸；其中所述丸剂包括包衣以及碱性材料、酶材料、或其组合中的至少一种，并且其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。碱性材料的水溶度小于包衣的水溶度。碱性材料的pH可以为至少7.4、优选至少7.6。碱性材料可以包括氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、或其组合中的至少一种。丸剂可以包含碱性材料和酶材料，并且其中酶材料包括酯酶、纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合。酶材料可以包括酯酶。包衣的厚度可以为从0.1至100μm。丸剂在其最大直径上的尺寸可以为从1至10mm。丸剂的包衣可以包含碱性材料。丸剂可以包含酶材料，并且其中所述酶材料包覆有第二包衣材料。丸剂可以包含酶材料，所述酶材料包括酯酶以及纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合中的至少一种。包衣材料在25℃下的水溶度可以为至少0.01g/100mL。包衣材料可以包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、或其组合。包衣材料可以包括寡糖、单糖、聚羟基烷酸酯、或其组合。包衣材料可以不含乙酸纤维素。第二包衣材料可以包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、或其组合。第二包衣材料可以包括寡糖、单糖、和/或聚羟基烷酸酯。丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内可使膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少20％、优选至少30％、更优选至少60％。

在一些方面，本披露涉及一种可降解乙酸纤维素丝束，其中所述乙酸纤维素丝束的取代度大于1.3，并且其中所述乙酸纤维素丝束进一步包括分散在所述乙酸纤维素丝束中的丸剂，其中所述丸剂包括包衣以及碱性材料、酶材料、或其组合中的至少一种，并且其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。

在一些方面，本披露涉及一种用于形成可降解乙酸纤维素丝束的方法，该方法包括：a)提供取代度大于1.3的乙酸纤维素丝束；b)将丸剂分散在所述乙酸纤维素丝束中，其中所述丸剂包含碱性材料、和酶材料、或其组合中的至少一种，其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。丸剂可以水解乙酸纤维素丝束内的乙酸酯部分并使糖苷键断裂。

在一些方面，本披露涉及一种用于形成可降解纤维素酯制品的方法，该方法包括：a)提供取代度大于1.3的纤维素酯；b)将丸剂分散在所述纤维素酯中，其中所述丸剂包含碱性材料、和酶材料、或其组合中的至少一种，其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述纤维素酯脱乙酰化至少10％。

在一些方面，本披露涉及一种用于形成可降解纤维素酯制品的方法，该方法包括：a)由取代度大于1.3的纤维素酯形成纤维素酯制品；以及b)在所述纤维素酯制品的至少一部分上提供包衣，其中所述包衣包含碱性材料、酶材料、或其组合。

在一些方面，本披露涉及一种用于形成可降解纤维素酯制品的方法，该方法包括：a)提供取代度大于1.3的纤维素酯；b)提供碱性材料、酶材料、或其组合；以及c)通过挤出、热成型、吹塑模制、3D打印、注射模制、及其组合中的至少一种形成纤维素酯制品。

附图说明

鉴于所附的非限制性附图，将更好地理解本发明，其中：

图1示出了根据本披露的总降解的测试结果。

图2示出了根据本披露的总降解的额外的测试结果。

图3示出了根据本披露的总降解的另外的测试结果。

图4示出了根据本披露的总降解的又另外的测试结果。

具体实施方式

引言

本披露涉及通过使用碱性材料、酶材料、或其组合，由取代度大于1.3的纤维素酯形成可生物降解纤维素酯。在一些方面，本披露涉及一种纤维素酯制品，其中碱性材料、酶材料、或其组合作为纤维素酯制品上的包衣被包含。在另外的方面，本披露涉及由碱性材料、酶材料、或其组合形成纤维素酯制品的一部分。在又另外的方面，本披露涉及在纤维素酯制品中包括包含碱性材料、酶材料、或其组合的丸剂。

本披露还涉及在取代度大于1.3的乙酸纤维素丝束中提供丸剂以降解乙酸纤维素丝束。在一些方面，丸剂包含在由乙酸纤维素丝束形成的可降解香烟滤嘴中。

无论是否使用由碱性材料、酶材料、或其组合形成的纤维素酯制品的丸剂、包衣或部分，可降解乙酸纤维素丝束或纤维素酯制品在20天或更短的时间内降解至少10％。

除了至少10％的部分降解外，本文所述的可降解丝束、滤嘴和制品的总降解值超过80％，例如超过85％、超过90％、或甚至超过95％。这种总降解允许乙酸纤维素或其他纤维素酯像纤维素一样降解，一旦制品被降解为纤维素，就有可能回收这些制品。根据ISO19679(2016)，可通过测量mg CO2产生量来测量总降解量。

如背景部分中所解释的，已经提出在乙酸纤维素丝束中包含丸剂，但那些方法具有局限性并且仅提出用于香烟滤嘴而不是用于更广泛类别的纤维素酯制品。纤维素酯降解的基本机制取决于纤维素酯的取代度(“DS”)。纤维素酯的DS是指取代度，并且可以通过ASTM 871-96(2010)测量，例如对于乙酸纤维素。当乙酸纤维素的DS大于1.3时，由于存在乙酸酯部分，乙酸纤维素不会被天然存在的酶或细菌降解。为了用羟基部分代替乙酸酯部分，并从而降低DS，乙酸纤维素被水解。乙酰基部分的水解也被称为脱乙酰化。本文所述的可降解香烟滤嘴的DS典型地大于1.3，经常在2.0至2.6范围内。滤嘴包括包含膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件、分散在膨化的乙酸纤维素丝束中的丸剂、以及至少部分地围绕过滤元件的滤棒成型纸。丸剂可以包含碱性材料、酶材料、或其组合中的至少一种。丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内可使膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。可以如本文所述以各种量添加碱性材料和/或酶材料，包括基于重量百分比或基于mg。如实例中进一步所述的，碱性材料和/或酶材料可以以以下量添加：从0.1至50mg，例如从1至40mg、从5至40mg、从5至30mg、从5至20mg，或其之间的任何值或范围。因此，本文所述的滤嘴比其他已知的乙酸纤维素丝束滤嘴降解得更快。

纤维素酯

如本文所述，本披露涉及在纤维素酯例如纤维素酯制品、乙酸纤维素丝束、或由乙酸纤维素丝束形成的香烟滤嘴中包含碱性材料、酶材料、或其组合。碱性材料、酶材料、或其组合包含在纤维素酯中以水解纤维素酯并帮助降解。如本文所用，乙酸纤维素是指二乙酸纤维素，尽管本文所述的丸剂和方法可用于其他类型的纤维素酯，包括三乙酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、丁酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、硫酸纤维素、邻苯二甲酸纤维素及其组合。

纤维素酯可通过已知的方法制备，这些方法包括在美国专利号2,740,775和美国公开号2013/0096297中披露的那些，其全部内容通过援引并入本文。典型地，乙酰化的纤维素是通过在合适的酸性催化剂存在下使纤维素与乙酰化剂反应并且然后去酯化来制备的。

纤维素可来自各种材料，包括棉籽绒、软木或硬木。软木是典型地用于指来自针叶树(即来自松杉目的针叶树)的木材的通用术语。产生软木的树包括松树、云杉、雪松、冷杉、落叶松、花旗松、铁杉、柏树、红杉和紫杉。相反，术语硬木典型地用于指来自阔叶树或被子植物树的木材。术语“软木”和“硬木”并不一定描述木材的实际硬度。然而，平均而言，硬木的密度和硬度高于软木，但这两组的实际木材硬度存在相当大的变化，而且一些软木树实际上可以产生比来自硬木树的木材更硬的木材。区分硬木和软木的一个特征是硬木树中存在孔或维管，而软木树中则没有。在微观层面上，软木包含两种类型的细胞，即纵向的木纤维(或管胞)和横向的射线细胞。在软木中，树内的水分输送是通过管胞而不是硬木的孔。在一些方面，对于乙酰化而言优选硬木纤维素。

酰化剂可以包括羧酸酸酐(或简单地酸酐)和羧酸酰卤，特别是羧酸酰氯(或简单地酰氯)二者。合适的酰氯可以包括，例如，乙酰氯、丙酰氯、丁酰氯、苯甲酰氯和类似的酰氯。合适的酸酐可以包括，例如，乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、苯甲酸酐和类似的酸酐。也可以使用这些酸酐或其他酰化剂的混合物，以便将不同的酰基引入纤维素中。在一些实施例中，混合的酸酐，例如像乙酸丙酸酸酐、乙酸丁酸酸酐等也可以用于此目的。

在大多数情况下，纤维素用乙酰化剂进行彻底地乙酰化，以产生具有高取代度(DS)值(如从2.4至3)的衍生纤维素，以及在一些情况下一些额外的羟基取代(例如，硫酸酯)。对纤维素进行彻底乙酰化是指这样的乙酰化反应，其被驱动朝向完成使得纤维素中尽可能多的羟基经历乙酰化反应。

用于促进纤维素的乙酰化的合适的酸性催化剂通常含有硫酸或硫酸和至少一种其他酸的混合物。不含硫酸的其他酸性催化剂可以类似地用来促进乙酰化反应。在硫酸的情况下，纤维素中羟基的至少一些可以在乙酰化反应过程中变得初始官能化为硫酸酯。一旦彻底乙酰化，则使纤维素经受受控的部分去酯化步骤(通常在去酯化剂的存在下)，这也被称为受控的部分水解步骤。

如本文所用，去酯化是指这样的化学反应，在该化学反应过程中，中间体纤维素酯的一个或多个酯基从乙酸纤维素断裂并用羟基替代，产生具有小于3的(第二)DS的乙酸纤维素产物。如本文所用，“去酯化剂”是指能够与乙酸纤维素的一个或多个酯基反应以在中间体纤维素酯上形成羟基的化学试剂。合适的去酯化剂包括低分子量醇，如甲醇、乙醇、异丙醇、戊醇、R-OH(其中R是C1至C20烷基)、及其混合物。水以及水和甲醇的混合物也可用作去酯化剂。典型地，在用于减少乙酰基取代的量的受控的部分水解过程中这些硫酸酯的大多数断裂。降低的取代度可以在从0.5至3.0，例如从1.3至3、从1.3至2.9、从1.5至2.9或从2至2.6范围内。出于本披露的目的，取代度典型地为从1.3至2.9，因为低于1.3，可能发生自然降解。取代度可以基于粘结剂组合物中使用的至少一种有机溶剂来选择。例如，当使用丙酮作为有机溶剂时，取代度可在从2.2至2.65范围内。

纤维素酯的数均分子量可在从30,000amu至100,000amu，例如从50,000amu至80,000amu范围内，并且可以具有从1.5至2.5，例如从1.75至2.25或从1.8至2.2的多分散性。除非另有说明，否则本文所述的所有分子量都是数均分子量。分子量可以基于最终丝束或滤棒的希望硬度来选择。虽然较大的分子量导致增加的硬度，但是较大的分子量也增加了粘度。纤维素酯可以以粉末或薄片形式提供。

在一些方面，可以使用不同分子量的纤维素酯薄片或粉末的共混物。因此，高分子量纤维素酯(例如，具有高于60,000amu的分子量的纤维素酯)的共混物可以与低分子量纤维素酯(例如，具有低于60,000amu的分子量的纤维素酯)共混。高分子量纤维素酯与低分子量纤维素酯的比率可以变化，但一般可以在从1:10至10:1；例如，从1:5至5:1或从1:3至3:1的范围内。也可以使用不同纤维素酯的共混物并且可以包括两种、三种、四种或更多种不同比率的不同纤维素酯。在一些方面，一种纤维素酯可以以大多数存在，而其他纤维素酯以较少量存在。

乙酸纤维素纤维、丝束和丝束包

有许多由乙酸纤维素形成纤维的方法，其可用于形成本披露的乙酸纤维素纤维。在一些实施例中，为了由纤维素酯形成纤维，通过将纤维素酯溶解在溶剂中以形成纺丝原液溶液来形成纺丝原液。纺丝原液溶液典型地是高粘性溶液。纺丝原液溶液的溶剂可以选自由以下组成的组：水、丙酮、甲基乙基酮、二氯甲烷、二噁烷、二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、冰乙酸、超临界二氧化碳、任何能够溶解上述聚合物的合适溶剂、及其组合。在一些方面，溶剂是丙酮或丙酮和最多5wt.％水的组合。颜料也可以被添加到纺丝原液中。纺丝原液可包含例如从10至40wt.％的乙酸纤维素和从60至90wt.％的溶剂。颜料，当添加时，可以以从0.1至5wt.％，例如，从0.1至4wt.％、从0.1至3wt.％、从0.1至2wt.％、从0.5至5wt.％、从0.5至4wt.％、从0.5至3wt.％、从0.5至2wt.％、从1至5wt.％、从1至4wt.％、从1至3wt.％或从1至2wt.％存在。然后，在进行纺丝以形成纤维之前，对纺丝原液进行过滤和脱气。纺丝原液可以在包含一个或多个舱室的纺丝机中进行纺丝，每个舱室包含喷丝头。喷丝头包含影响溶剂从纤维中蒸发的速率的孔。

添加到纺丝原液中的颜料没有特别限制，并且可以使用任何常规颜料。常见的、合适的颜料的实例包括碳酸钙、硅藻土、氧化镁、氧化锌和硫酸钡。

一般来说，丝束带包的生产可涉及由纺丝原液纺出纤维，由纤维形成丝束带，卷曲丝束带，以及将卷曲的丝束带打包。在所述生产中，可选步骤可包括但不限于在纺丝后加热纤维，在卷曲前将整理剂或添加剂施加至纤维和/或丝束带，以及调理卷曲的丝束带。至少这些步骤的参数对于生产希望的包是重要的。

应该注意的是，包的尺寸和形状可以根据进一步加工的需要而变化。在一些实施例中，包可以具有高度为从30英寸(76cm)至60英寸(152cm)，长度为46英寸(117cm)至56英寸(142cm)，并且宽度为35英寸(89cm)至45英寸(114cm)范围内的维度。在一些实施例中，包的重量可以在从900磅(408kg)至2100磅(953kg)范围内。在一些实施例中，包可以具有大于300kg/m3(18.8lb/ft3)的密度。

纤维

用于本披露的乙酸纤维素纤维的结构没有特别限制，并且可以使用各种已知的纤维结构。例如，丝束带可以利用具有宽范围的单丝旦尼尔数(dpf)的纤维。在一些实施例中，丝束带具有从1至30dpf，例如，从2至28dpf、从3至25dpf、从4至22dpf、从5至30dpf、从5至28dpf、从5至25dpf、从5至22dpf、从10至30dpf、从10至28dpf、从10至25dpf、从10至22dpf、从15至30dpf、从15至28dpf、从15至25dpf、从15至22dpf、从20至30dpf、从20至28dpf、从20至25dpf、或从20至22dpf。

用于本披露的纤维可以具有任何合适的截面形状，包括但不限于圆形、大致圆形、细圆齿形、卵形、大致卵形、多边形、大致多边形、狗骨形、“Y”、“X”、“K”、“C”、多叶形、以及其任何混合。如本文所用，术语“多叶形”是指具有这样的点(不一定在截面的中心)的截面形状，至少两个叶片从该点延伸(不一定均匀间隔或均匀尺寸化)。

如上所述，用于本披露的纤维可以通过本领域技术人员已知的任何方法生产。如所述，在一些实施例中，纤维可以通过将纺丝原液通过喷丝头纺丝来生产。如本文所用，术语“纺丝原液”是指由其生产纤维的乙酸纤维素溶液和/或悬浮液。在一些实施例中，纺丝原液可包含乙酸纤维素和溶剂。在一些实施例中，与本披露结合使用的纺丝原液可包含乙酸纤维素、溶剂和添加剂。在一些实施例中，乙酸纤维素在纺丝原液中的浓度范围可以为从10至40wt.％(例如，从20至30wt.％、从25至40wt.％、从25至30wt.％)，并且溶剂的浓度可以为从60至90wt.％(例如，60至80wt.％、70至80wt.％、80至90wt.％)。在一些实施例中，纺丝原液可被加热至范围从40℃至100℃(例如，从45℃至95℃、从50℃至90℃、从55℃至85℃、从60℃至80℃)的温度。

合适的溶剂可包括但不限于水、丙酮、甲基乙基酮、二氯甲烷、二噁烷、二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、冰乙酸、超临界CO2、任何能够溶解上述聚合物的合适溶剂、或其任何组合。作为非限制性实例，用于乙酸纤维素的溶剂可以是丙酮/甲醇混合物。在一些实施例中，为了产生本披露的非常高的dpf值，可以使用与典型的dpf值(例如，2至8dpf)的量相比增加的溶剂水平。例如在一些实施例中，为了产生非常高dpf的丝束，溶剂量当与典型的dpf丝束的溶剂量相比时可以高从5至30wt.％。在一些情况下，额外的溶剂量可能给纤维的加工带来挑战。

本披露的一些实施例可涉及处理纤维以实现纤维上的表面功能。在一些实施例中，纤维可包括表面功能，包括但不限于生物降解性位点(例如，增加表面积以提高生物降解性的缺陷位点)、化学处理(例如，用于后续官能化的羧酸基团)、活性颗粒结合位点(例如，结合金颗粒的硫化物位点或用于结合氧化铁颗粒的螯合基团)、硫部分、或其任何组合。本领域技术人员应了解实现表面功能的多种方法和机制。一些实施例可涉及浸渍、喷涂、电离、官能化、酸化、水解、暴露于等离子体、暴露于电离气体、或其任何组合来实现表面功能。赋予表面功能的合适的化学品可以是任何能够与乙酸纤维素反应的化学品或化学品的集合，包括但不限于酸(例如，硫酸、硝酸、乙酸、氢氟酸、盐酸等)、还原剂(例如，LiAlH4、NaBH4、H2/Pt等)、格氏试剂(例如，CH3MgBr等)、酯交换试剂、胺(例如，R-NH3如CH3NH3)、或其任何组合。暴露于等离子体和/或电离气体可能与表面反应、在表面中产生缺陷、或其任何组合。所述缺陷可增加纤维的表面积，这可能在最终的过滤产品中产生更高的负载和/或更高的过滤功效。

本披露的一些实施例可涉及将整理剂施加至纤维。合适的整理剂可包括但不限于以下中的至少一种：油(例如，矿物油或液体石油衍生物)、水、添加剂、或其任何组合。合适的矿物油的实例可包括但不限于无色透明的(即澄清的)矿物油，其具有在38℃(100°F)下测量的80-95SUS(赛波特通用秒(Sabolt Universal Seconds))的粘度。合适的乳化剂的实例可包括但不限于脱水山梨糖醇单月桂酸酯，例如

20(从特拉华州威尔明顿市的禾大公司(Croda,Wilmington,Del.)可获得)，聚(环氧乙烷)脱水山梨糖醇单月桂酸酯，例如

20(从特拉华州威尔明顿市的禾大公司可获得)。水可以是脱矿质水、去离子水、或其他适当的经过滤和处理的水。润滑剂或整理剂可以通过喷涂或擦拭来施加。一般来说，在将纤维形成为丝束之前，将润滑剂或整理剂添加到纤维中。

在本披露的一些实施例中，整理剂可以作为纯整理剂或作为水中的整理剂乳液来施加。如本文所用，术语“纯整理剂”是指不添加过量水的整理剂配制品。应当注意的是，整理剂配制品可包含水。在一些实施例中，整理剂可以以纯形式施加，然后单独施加水。

在本披露的一些实施例中，整理剂乳液可包含小于98％、小于95％、小于92％、或小于85％的水。在一些实施例中，可能有利的是在随后的步骤中获得具有较低重量百分比的水分(例如，丝束带的5％至25％w/w)的纤维，其中水是贡献者。整理剂乳液的水含量可能是可以帮助实现纤维中所述重量百分比的水分的至少一个参数。因此，在一些实施例中，整理剂乳液可包含小于92％的水、小于85％的水、或小于75％的水。

丝束

本披露优选地包括由多根纤维形成丝束带。在一些实施例中，丝束带是从10,000至100,000总旦尼尔数，例如，从15,000至100,000、从20,000至100,000、从25,000至100,000、从30,000至100,000、从10,000至90,000、从15,000至90,000、从20,000至90,000、从25,000至90,000、从30,000至90,000、从10,000至90,000、从15,000至90,000、从20,000至90,000、从25,000至90,000、从30,000至90,000、从10,000至80,000、从15,000至80,000、从20,000至80,000、从25,000至80,000、从30,000至80,000、从10,000至70,000、从15,000至70,000、从20,000至70,000、从25,000至70,000、从30,000至70,000、从10,000至60,000、从15,000至60,000、从20,000至60,000、从25,000至60,000、或从30,000至60,000。就上限而言，丝束带可以是小于100,000总旦尼尔数，例如，小于90,000、小于80,000、小于70,000、或小于60,000。就下限而言，丝束带可以是大于10,000总旦尼尔数，例如，大于15,000、大于20,000、大于25,000、或大于30,000。

在一些实施例中，丝束可以具有在3.5kg与25kg之间的断裂强度，例如，从3.5kg至22.5kg、从3.5kg至20kg、从3.5kg至17.5kg、从3.5kg至15kg、从4kg至25kg、从4kg至22.5kg、从4kg至20kg、从4kg至17.5kg、从4kg至15kg、从4.5kg至25kg、从4.5kg至22.5kg、从4.5kg至20kg、从4.5kg至17.5kg、从4.5kg至15kg、从5kg至25kg、从5kg至22.5kg、从5kg至20kg、从5kg至17.5kg、或从5kg至15kg。就上限而言，丝束可以具有小于25kg的断裂强度，例如，小于22.5kg、小于20kg、小于17.5kg、或小于15kg。就下限而言，丝束可以具有大于3.5kg的断裂强度，例如，大于4kg、大于4.5kg、或大于5kg。

在本披露的一些实施例中，丝束带可包含多于一种类型的纤维。在一些实施例中，多于一种类型的纤维可以基于dpf、截面形状、成分、在形成丝束带之前的处理、或其任何组合而改变。合适的额外纤维的实例可包括但不限于碳纤维、活化碳纤维、天然纤维、合成纤维、或其任何组合。

本披露的一些实施例可包括卷曲丝束带以形成卷曲的丝束带。卷曲丝束带可涉及使用本领域技术人员已知的任何合适的卷曲技术。这些技术可包括各种设备，包括但不限于填塞箱或齿轮。卷曲设备的非限制性实例和它们的工作机制可以在美国专利号7,610,852和7,585,441中找到，其全部内容和披露内容通过援引并入本文。合适的填塞箱卷曲机可以具有平滑的卷曲机压送辊、带螺纹的或带槽的卷曲机压送辊、有纹理的卷曲机压送辊、上压板、下压板、或其任何组合。

卷曲的构造可以在最终包的可加工性方面起作用。卷曲构造的实例可包括但不限于横向、垂直、横向与垂直之间的某种程度、随机的、或其任何组合。如本文所用，术语“横向”当描述卷曲取向时是指在丝束带平面内的卷曲或纤维弯曲。如本文所用，术语“垂直”当描述卷曲取向时是指突出到丝束带平面之外并且垂直于丝束带平面的卷曲。应当注意的是，术语横向和垂直是指通常的整体卷曲取向并且可以具有与所述构造+/-30度的偏离。

在本披露的一些实施例中，卷曲的丝束带可包含具有第一卷曲构造的纤维和具有第二卷曲构造的纤维。

在本披露的一些实施例中，卷曲的丝束带可包含在边缘附近具有至少垂直卷曲构造的纤维和在中心附近具有至少横向卷曲构造的纤维。在一些实施例中，卷曲的丝束带可包含在边缘附近具有垂直卷曲构造的纤维和在中心附近具有横向卷曲构造的纤维。

卷曲的构造对于最终包在随后的加工步骤中的可加工性可以是重要的，例如横向卷曲构造可以提供比垂直卷曲构造更好的纤维粘着，除非采取另外的步骤来提高粘着。用于卷曲具有基本上横向卷曲构造的丝束带的方法披露于例如美国专利号2013/0115452和美国专利号2015/0128964中，其中每一个以其全文并入本文。

在本披露的一些实施例中，纤维可以相互粘附以提供最终包的更好的可加工性。虽然粘附添加剂可与任何卷曲构造结合使用，但将粘附添加剂与垂直卷曲构造一起使用可能是有利的。在一些实施例中，粘附可涉及纤维上和/或纤维中的粘附添加剂。此类粘附添加剂的实例可包括但不限于粘结剂、粘合剂、树脂、增粘剂、或其任何组合。应该注意的是，可以使用本文所述的任何添加剂或其他能够将两根纤维粘附在一起的添加剂，这些添加剂可包括但不限于活性颗粒、活性化合物、离子树脂、沸石、纳米颗粒、陶瓷颗粒、软化剂、增塑剂、颜料、染料、调味剂、芳香剂、控释囊泡、表面改性剂、润滑剂、乳化剂、维生素、过氧化物、杀生物剂、杀真菌剂、抗微生物剂、抗静电剂、阻燃剂、消泡剂、降解剂、传导改性剂、稳定剂、或其任何组合。本披露的一些实施例可涉及通过以下方式将粘合剂添加剂添加到纤维(中、上、或两者)：将粘合剂添加剂掺入纺丝原液中、将粘合剂添加剂掺入整理剂中、将粘合剂添加剂施加到纤维上(在形成丝束带之前、之后、和/或期间)、将粘合剂添加剂施加到丝束带上(在卷曲之前、之后、和/或期间)、或其任何组合。

粘合剂添加剂可包括在纤维中和/或纤维上，其浓度足以在多个接触点处将纤维粘附在一起，以提供最终包的更好的可加工性。要使用的粘合剂添加剂的浓度可以取决于粘合剂添加剂的类型和粘合剂添加剂提供的粘附强度。在一些实施例中，粘合剂添加剂的浓度范围可以是从0.01％、0.05％、0.1％或0.25％的下限到5％、2.5％、1％或0.5％的上限(按最终包中的丝束带的重量计)。应该注意的是，对于不止为了粘附性而使用的添加剂而言，最终包中的丝束带中的浓度可以更高，例如25％或更少。

此外，本披露的一些实施例可涉及在卷曲之前、之后、和/或期间加热纤维。虽然所述加热可与任何卷曲构造结合使用，但将所述加热与垂直卷曲构造一起使用可能是有利的。所述加热可涉及将丝束带的纤维暴露于蒸汽、雾化化合物(例如，增塑剂)、液体、加热流体、直接热源、间接热源、使纤维中的添加剂(例如，纳米颗粒)产生热量的辐照源、或其任何组合。

本披露的一些实施例可包括调理卷曲的丝束带。调理可用于实现具有卷曲的丝束带的0.5％或更少w/w的残留丙酮含量的卷曲的丝束带。调理可用于实现具有卷曲的丝束带的8％或更少w/w的残留水含量的卷曲的丝束带。调理可涉及将卷曲的丝束带的纤维暴露于蒸汽、雾化化合物(例如，增塑剂)、液体、加热流体、直接热源、间接热源、使纤维中的添加剂(例如，纳米颗粒)产生热量的辐照源、或其任何组合。

UCE是使纤维解卷曲所需的功的量。如下文所报告，UCE在打包前(即干燥后和打包前)进行取样。如本文所用，UCE如下测量：使用预热过的(常规校准前20分钟)英斯特朗(Instron)拉伸试验机(型号1130，十字头齿轮-齿轮号R1940-1和R940-2，英斯特朗系列IX-第6版数据采集和分析软件，英斯特朗50Kg最大容量负荷传感器，英斯特朗顶辊组件，1″×4″×1/8″厚的高等级Buna-N 70邵氏A硬度计橡胶夹具面)，将长度约76cm的预调理过的丝束样品(在22℃±2℃和60％±2％相对湿度下预调理24小时)在顶辊的中心环绕并均匀地分布，通过轻轻地拉到100g±2g(根据读数显示器)进行预拉伸，并且将样品的每个端部在下部的夹具中夹紧(在最高可用压力下，但不超过制造商的推荐值)以实现50cm计量长度(计量长度从橡胶夹具的顶部测量)，并且然后以30cm/分钟的十字头速度进行测试，直到断裂。重复这一测试，直到获得三个可接受的测试，并报告这些测试的三个数据点的平均值。能量(E)限度在0.220kg与10.0kg之间。位移(D)具有10.0kg的预设点。UCE通过下式来计算：UCE(gcm/cm)＝(E*1000)/((D*2)+500)。断裂强度可以使用相同的测试和以下等式BS＝L(其中L是最大负荷时的负荷(kg))计算。在本披露的某些实施例中，UCE值(以gcm/cm计)的范围可以是从190至400之间，例如200至300，例如290。在本披露的某些实施例中，断裂强度的范围可以是在3.5kg与25kg之间，例如4kg至20kg、4.5kg至15kg、或5kg至12kg。

一旦已经形成，本文所述的丸剂可以添加到乙酸纤维素丝束中，并且可以在棒制造期间添加。例如，可以使用片剂插入器，如用于在现有产品中添加风味成分的片剂插入器，将丸剂添加到丝束中。

香烟滤嘴

可降解香烟滤嘴通常包括由膨化的乙酸纤维素丝束制成的过滤元件(或滤棒)、围绕过滤元件的滤棒成型纸、和分散在丝束中的丸剂。丸剂可以在香烟滤嘴制造期间添加到过滤元件中。丸剂可以是单个丸剂或多个丸剂。在一些方面，香烟滤嘴可以是特殊物品，其包含除膨化的丝束之外的形式的乙酸纤维素。本文提供的披露也将适用于此类滤嘴，并且丸剂将类似地分散在此类滤嘴的乙酸纤维素内。

包括在丝束中的丸剂的重量、尺寸和量可以通过丝束中乙酸纤维素的所需脱乙酰化速率来确定，并且还可以基于滤嘴类型例如微细、超细和特大尺寸来选择。因此，可以基于滤嘴尺寸的质量来选择丸剂的尺寸。丸剂与丝束的重量比可以是从1:50至1:1，例如从1:25至1:2、或从1:10至1:2。

纤维素酯制品

本发明的组合物可以通过转化工艺如挤出、热成型、吹塑模制、3D打印和注射模制形成纤维、薄膜和其他用途广泛的成型制品。示例性制品包括一次性餐具、食物供应物品(盘子、碗、杯子)、薄膜、体育用品等。根据应用，本披露的制品还可以包含一种或多种选自由以下组成的组的添加剂：活性颗粒、抗氧化剂、活性化合物、离子交换树脂、沸石、纳米颗粒、陶瓷颗粒、磨料微粒、填料、吸收性微粒、软化剂、颜料、染料、调味剂、芳香剂、控释囊泡、粘结剂、粘合剂、增粘剂、表面改性剂、润滑剂、乳化剂、维生素、过氧化物、杀生物剂、杀真菌剂、抗微生物剂、除臭剂、抗静电剂、消泡剂、降解剂、导电改性剂和稳定剂。

与本披露结合使用的活性颗粒可用于通过吸收或反应主动减少流体流中的组分。与本发明结合使用的合适的活性颗粒可包括但不限于纳米级碳颗粒、具有至少一个壁的碳纳米管、碳纳米角、竹节状碳纳米结构、富勒烯、富勒烯聚集体、石墨烯、若干层石墨烯、氧化石墨烯、氧化铁纳米颗粒、纳米颗粒、金属纳米颗粒、金纳米颗粒、银纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒、磁性纳米颗粒、顺磁性纳米颗粒、超顺磁性纳米颗粒、氧化钆纳米颗粒、赤铁矿纳米颗粒、磁铁矿纳米颗粒、钆纳米管、内嵌富勒烯、Gd@C₆₀、核壳纳米颗粒、洋葱状纳米颗粒、纳米壳、洋葱状氧化铁纳米颗粒、活性炭、离子交换树脂、干燥剂、硅酸盐、分子筛、硅胶、活性氧化铝、沸石、珍珠岩、海泡石、漂白土、硅酸镁、金属氧化物、氧化铁、活性炭、以及其任何组合。

与本披露结合使用的抗氧化剂可包括亚磷酸酯抗氧化剂、胺抗氧化剂、酚类抗氧化剂、及其混合物。亚磷酸酯抗氧化剂可包括由巴斯夫公司(BASF)以商业名称

TNPP销售的磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三叔丁基苯酯、亚磷酸十三烷基酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸烷基苯酯、磷酸三(烷基苯基)酯、亚磷酸二月桂酯、由巴斯夫公司以商业名称

126销售的双-(2,4-二-叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯。胺抗氧化剂可包括仲芳香胺，如二芳基胺，例如二苯胺，和改性的二芳基胺，例如N-苯基-g-萘胺、对异丙氧基二苯胺、单和二辛基二苯胺，双-二芳基胺以及改性的双二芳基胺，如N,N-二苯基-对苯二胺。酚类抗氧化剂可包括碘二亚乙基双(3,5-二叔烷基-4-羟基氢化肉桂酸酯、更优选由巴斯夫公司以商业名称

1035销售的硫代二亚乙基双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯，和四[亚甲基(3,5-二叔烷基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷、更优选由巴斯夫公司以商业名称

1010销售的四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷。

与本披露结合使用的合适的活性颗粒可以具有约小于一纳米的至少一个维度，如石墨烯，与具有约5000纳米直径的颗粒一样大。与本发明结合使用的活性颗粒在至少一个维度上的尺寸下限范围可以约为：0.1纳米、0.5纳米、1纳米、10纳米、100纳米、500纳米、1微米、5微米、10微米、50微米、100微米、150微米、200微米和250微米。活性颗粒在至少一个维度上的尺寸上限范围可以约为：5000微米、2000微米、1000微米、900微米、700微米、500微米、400微米、300微米、250微米、200微米、150微米、100微米、50微米、10微米和500纳米。以上的下限和上限的任何组合都可以适合于与本发明结合使用，其中所选的最大尺寸大于所选的最小尺寸。在一些实施例中，与本发明结合使用的活性颗粒可以是粒径范围从以上的下限和上限的混合物。在本发明的一些实施例中，活性颗粒的尺寸可以是多模态的。

与本披露结合使用的合适的离子交换树脂可包括但不限于具有骨架的聚合物，如苯乙烯-二乙烯基苯(DVB)共聚物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯酚甲醛缩合物和表氯醇胺缩合物；连接到聚合物骨架的多个带电官能团；或其任何组合。

如本文所用，术语“超吸收性材料”是指能够吸收至少三倍于其重量的流体的材料，例如聚合物。与本发明结合使用的合适的超吸收性材料可以包括但不限于聚丙烯酸钠、聚丙烯腈的淀粉接枝共聚物、聚乙烯醇共聚物、交联的聚(环氧乙烷)、聚丙烯酰胺共聚物、乙烯马来酸酐共聚物、交联的羧甲基纤维素等，或其任何组合。作为非限制性实例，掺入非织造物中的超吸收性材料可用于化学溢出物抹布和套件。

与本披露结合使用的沸石可包括结晶硅铝酸盐，其具有均匀的分子大小尺寸的孔，例如通道或腔。沸石可包括天然和合成材料。合适的沸石可包括但不限于沸石BETA(Na₇(Al₇Si₅₇O₁₂₈)四边形)、沸石ZSM-5(Na_n(Al_nSi_96-nO₁₉₂)16H₂O，其中n<27)、沸石A、沸石X、沸石Y、沸石K-G、沸石ZK-5、沸石ZK-4、介孔硅酸盐、SBA-15、MCM-41、由3-氨基丙基甲硅烷基改性的MCM48、铝磷酸盐、介孔铝硅酸盐、其他相关的多孔材料(例如，如混合氧化物凝胶)、或其任何组合。

与本披露结合使用的合适的纳米颗粒可包括但不限于纳米级碳颗粒如具有任意数量的壁的碳纳米管、碳纳米角、竹节状碳纳米结构、富勒烯和富勒烯聚集体、以及石墨烯(包括若干层石墨烯和氧化石墨烯)；金属纳米颗粒，如金和银；金属氧化物纳米颗粒，如氧化铝、二氧化硅和二氧化钛；磁性、顺磁性和超顺磁性纳米颗粒如氧化钆，各种晶体结构的氧化铁如赤铁矿和磁铁矿，约12nm的Fe₃O₄，钆纳米管，以及内嵌富勒烯如Gd@C₆₀；以及核壳和洋葱状纳米颗粒如金和银纳米壳，洋葱状氧化铁，和其他具有任何所述材料的外壳的纳米颗粒或微颗粒；以及上述的任何组合。应该指出的是，纳米颗粒可包括纳米棒、纳米球、纳米米、纳米线、纳米星(如纳米三脚体(nanotripod)和纳米四脚体(nanotetrapod))、中空纳米结构、由两个或更多个纳米颗粒连接为一体的混合纳米结构、以及具有纳米涂层或纳米厚壁的非纳米颗粒。应该进一步指出的是，与本发明结合使用的纳米颗粒可包括纳米颗粒的功能化衍生物，包括但不限于已被共价和/或非共价地(例如，π-堆积、物理吸附、离子缔合、范德华力缔合等)功能化的纳米颗粒。合适的官能团可包括但不限于包含胺(1°、2°或3°)、酰胺、羧酸、醛、酮、醚、酯、过氧化物、甲硅烷基、有机硅烷、烃、芳香烃、以及其任何组合的部分；聚合物；螯合剂，如乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、次氮基三乙酸、以及包含吡咯环的结构；以及其任何组合。

与本发明结合使用的合适的陶瓷颗粒可以包括但不限于氧化物(例如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化铍、二氧化铈和氧化锆)、非氧化物(例如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物)、其复合物、或其任何组合。陶瓷颗粒可以是结晶的、非结晶的或半结晶的。

与本发明结合使用的合适的软化剂可包括但不限于水、三乙酸甘油酯(三醋精)、柠檬酸三乙酯、邻苯二甲酸二甲氧基-乙基酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、乙醇酸甲基邻苯二甲酰基乙基酯、邻苯基苯基-(双)苯基磷酸酯、1,4-丁二醇二乙酸酯、二乙酸酯、三甘醇的二丙酸酯、三甘醇的二丁酸酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙基酯、柠檬酸三乙酯、三乙酰甘油等、其任何衍生物、以及它们的任何组合。

如本文所用，颜料是指赋予颜色并被掺入整个长丝中的化合物和/或颗粒。与本发明结合使用的合适的颜料可包括但不限于二氧化钛、二氧化硅、炭黑、酒石黄、E102、酞菁蓝、酞菁绿、喹吖啶酮、苝四羧酸二酰亚胺、二噁嗪、芘酮双偶氮颜料、蒽醌颜料、炭黑、金属粉末、氧化铁、群青、碳酸钙、高岭土、氢氧化铝、硫酸钡、氧化锌、氧化铝、焦糖、水果或蔬菜或香料着色剂(例如甜菜粉、β-胡萝卜素、姜黄、辣椒粉)、或其任何组合。在一些方面，乙酸纤维素丝束、香烟滤嘴、和纤维素酯制品基本上不含或不含二氧化钛，特别是充当用于降解的主要试剂的二氧化钛。

如本文所用，染料是指赋予颜色并且对长丝进行表面处理的化合物和/或颗粒。与本发明结合使用的合适的染料可包括但不限于液体和/或粒状形式的

染料(阳离子染料，从科莱恩服务公司(Clariant Services)可获得)(例如，

亮黄色K-6G液体、

黄色K-4GL液体、

黄色K-GL液体、

橙色K-3GL液体、

猩红色K-2GL液体、

红色K-3BN液体、

蓝色K-5R液体、

蓝色K-RL液体、

蓝绿色K-RL液体/颗粒、

棕色K-BL液体)，

染料(助色团，从巴斯夫公司可获得)(例如，黄色3GL、Fastusol C蓝色74L)。

与本发明结合使用的合适的调味剂可包括但不限于有机材料(或天然香味颗粒)、天然香味的载体、人工香味的载体、以及其任何组合。有机材料(或天然香味颗粒)包括但不限于烟草、丁香(例如，丁香粉和丁香花)、可可等。天然和人工香料可包括但不限于薄荷醇、丁香、樱桃、巧克力、橙子、薄荷、芒果、香草、肉桂、烟草等。此类香味可由薄荷醇、茴香脑(甘草)、茴香醚、柠檬烯(柑橘)、丁香酚(丁香)等、或其任何组合提供。在一些实施例中，可以使用多于一种调味剂，包括本文提供的调味剂的任何组合。

与本披露结合使用的合适的芳香剂可包括但不限于甲酸甲酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、丁酸戊酯、戊酸戊酯、乙酸辛酯、香叶烯、香叶醇、橙花醇、柠檬醛、香茅醛、香茅醇、芳樟醇、橙花叔醇、柠檬烯、樟脑、萜品醇、α-紫罗兰酮、侧柏酮、苯甲醛、丁香酚、肉桂醛、乙基麦芽酚、香草、茴香醚、茴香脑、草蒿脑、麝香草酚、呋喃酮、甲醇、或其任何组合。

与本披露结合使用的合适的粘结剂可包括但不限于聚烯烃、聚酯、聚酰胺(或尼龙)、聚丙烯酸化物、聚苯乙烯、聚乙烯化合物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、其任何共聚物、其任何衍生物、以及它们的任何组合。非纤维的塑化纤维素衍生物也可适合用作本发明中的粘结剂颗粒。合适的聚烯烃的实例可包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等、其任何共聚物、其任何衍生物、以及它们的任何组合。合适的聚乙烯的实例可包括但不限于超高分子量聚乙烯、极高分子量聚乙烯、高分子量聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等、其任何共聚物、其任何衍生物、以及它们的任何组合。合适的聚酯的实例可包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸亚环己基二亚甲酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯等、其任何共聚物、其任何衍生物、以及它们的任何组合。合适的聚丙烯酸化物的实例可包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯等、其任何共聚物、其任何衍生物、以及它们的任何组合。合适的聚苯乙烯的实例可包括但不限于聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-马来酸酐等、其任何共聚物、其任何衍生物、以及它们的任何组合。合适的聚乙烯化合物的实例可包括但不限于乙烯乙酸乙烯酯、乙烯乙烯醇、聚氯乙烯等、其任何共聚物、其任何衍生物、以及它们的任何组合。合适的纤维素塑料的实例可包括但不限于乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、塑化纤维素、丙酸纤维素、乙基纤维素等、其任何共聚物、其任何衍生物、以及它们的任何组合。在一些实施例中，粘结剂颗粒可包括以上列举的粘结剂的任何共聚物、任何衍生物或任何组合。此外，粘结剂颗粒可以浸渍有和/或涂覆有本文披露的添加剂的任何组合。

与本披露结合使用的合适的增粘剂可包括但不限于甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、水溶性乙酸纤维素、酰胺、二胺、聚酯、聚碳酸酯、甲硅烷基改性的聚酰胺化合物、聚氨基甲酸酯、聚氨酯、天然树脂、虫胶、丙烯酸聚合物、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸衍生物聚合物、丙烯酸均聚物、丙烯酸酯均聚物、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(丙烯酸2-乙基己酯)、丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸衍生物聚合物、甲基丙烯酸均聚物、甲基丙烯酸酯均聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯)、丙烯酰胺基-甲基-丙烷磺酸酯聚合物、丙烯酰胺基-甲基-丙烷磺酸酯衍生物聚合物、丙烯酰胺基-甲基-丙烷磺酸酯共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺基-甲基-丙烷磺酸酯共聚物、苄基椰油二-(羟乙基)季胺、与甲醛缩合的对叔戊基苯酚、(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯、丙烯酸酰胺、N-(二烷基氨基烷基)丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟基烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等、其任何衍生物、或它们的任何组合。

与本披露结合使用的合适的润滑剂可包括但不限于乙氧基化脂肪酸(例如，环氧乙烷与壬酸的反应产物以形成聚(乙二醇)(“PEG”)单壬酸酯；环氧乙烷与椰子脂肪酸的反应产物以形成PEG单月桂酸酯)等，或其任何组合。润滑剂也可选自非水溶性材料，如合成烃油、烷基酯(例如，十三烷醇硬脂酸酯，它是十三醇和硬脂酸的反应产物)、多元醇酯(例如，三羟甲基丙烷三壬酸酯和季戊四醇四壬酸酯)等，或其任何组合。

与本披露结合使用的合适的乳化剂可包括但不限于脱水山梨糖醇单月桂酸酯，例如

20(从特拉华州威尔明顿市的有利凯玛公司(Uniqema)可获得)，或聚(环氧乙烷)脱水山梨糖醇单月桂酸酯，例如

20(从特拉华州威尔明顿市的有利凯玛公司可获得)。

与本披露结合使用的合适的维生素可包括但不限于维生素B化合物(包括B1化合物，B2化合物，B3化合物如烟酰胺、烟酸、生育酚烟酸酯、C₁-C₁₈烟酸酯和烟醇；B5化合物，如泛醇或“pro-B5”、泛酸、泛酰基；B6化合物，如吡哆醇(pyroxidine)、吡哆醛、吡哆胺；肉毒碱、硫胺素、核黄素)；维生素A化合物，以及维生素A的所有天然和/或合成类似物，包括类视黄醇、视黄醇、乙酸视黄酯、棕榈酸视黄酯、视黄酸、视黄醛、丙酸视黄酯、类胡萝卜素(维生素A原)、和其他具有维生素A的生物活性的化合物；维生素D化合物；维生素K化合物；维生素E化合物，或生育酚，包括生育酚山梨酸酯、生育酚乙酸酯、生育酚的其他酯和生育酚化合物；维生素C化合物，包括抗坏血酸盐、脂肪酸的抗坏血酸酯和抗坏血酸衍生物，例如抗坏血酸磷酸酯如抗坏血酸磷酸镁和抗坏血酸磷酸钠、抗坏血酸葡糖苷、和抗坏血酸山梨酸酯；和维生素F化合物，如饱和和/或不饱和脂肪酸；或其任何组合。

与本披露结合使用的合适的抗微生物剂可包括但不限于抗微生物金属离子、氯己定、氯己定盐、三氯生、多粘菌素、四环素、氨基糖苷(例如，庆大霉素)、利福平、杆菌肽、红霉素、新霉素、氯霉素、咪康唑、喹诺酮、青霉素、壬苯醇醚9、梭链孢酸、头孢菌素、莫匹罗星、甲硝唑杀菌肽(metronidazolea secropin)、抗菌肽、细菌素、防御素、呋喃西林、磺胺米隆、阿昔洛韦、万古霉素、克林霉素、林可霉素、磺酰胺、诺氟沙星、培氟沙星、萘啶酸(nalidizicacid)、草酸、依诺沙星酸、环丙沙星、聚六亚甲基双胍(PHMB)、PHMB衍生物(例如，可生物降解双胍如聚亚乙基六亚甲基双胍(PEHMB))、葡萄糖酸氯己定、盐酸氯己定、乙二胺四乙酸(EDTA)、EDTA衍生物(例如，EDTA二钠或EDTA四钠)等，以及其任何组合。

与本披露结合使用的抗静电剂(防静电剂)可以包括任何合适的阴离子、阳离子、两性或非离子抗静电剂。阴离子抗静电剂一般可以包括但不限于碱硫酸盐、碱磷酸盐、醇的磷酸酯、乙氧基化醇的磷酸酯、或其任何组合。实例可包括但不限于碱中和的磷酸酯(例如，

5559或

5576，从南卡罗来纳州莫尔丁市的汉高公司(Henkel Corporation,Mauldin,S.C.)可获得)。阳离子抗静电剂一般可以包括但不限于具有正电荷的季铵盐和咪唑啉。非离子的实例包括聚(氧亚烷基)衍生物，例如，乙氧基化脂肪酸如

2650(乙氧基化脂肪酸，从南卡罗来纳州莫尔丁市的汉高公司可获得)，乙氧基化脂肪醇如

5964(乙氧基化月桂醇，从南卡罗来纳州莫尔丁市的汉高公司可获得)，乙氧基化脂肪胺如

6606(乙氧基化牛油胺，从南卡罗来纳州莫尔丁市的汉高公司可获得)，烷醇酰胺如

6545(油酸二乙醇胺，从南卡罗来纳州莫尔丁市的汉高公司可获得)，或其任何组合。阴离子和阳离子材料往往是更有效的抗静电剂。

丸剂

为了帮助乙酸纤维素、特别是乙酸纤维素丝束的降解，将含有碱性材料、酶材料、或其组合的丸剂分散在丝束或纤维素酯制品内。与在丝束或制品中包括降解助剂的其他方法相比，将此种丸剂分散在丝束或制品中有若干优点。例如，如果在丝束制造期间将碱性材料或酶材料简单地添加到丝束中并作为纤维内的颗粒分散在丝束中，则材料的可用性将有限并且因此材料将对乙酸纤维素丝束降解没有帮助。这种方法也可能是扩散受限的。对于一些特定的碱性材料，如氧化钙或氢氧化钙，在丝束中包括作为颗粒的材料会在丝束制造后不久导致丝束降解，因为环境水分会激活降解。相反，通过包括丸剂，环境水分不会过早地激活降解。丸剂还被配置为允许材料在暴露于超过环境水平量的水时可用，并且降解不会受到扩散限制。

与酸性材料相比，包含碱性材料或酶材料的另一个优点是水解乙酸酯部分所需的时间。虽然酸可以水解乙酸酯部分，但它们比碱性材料或酶材料慢。当香烟滤嘴被丢弃在环境中时，这种相对较慢的水解可能是有问题的。例如，如果滤嘴被丢弃在水坑中，或者如果大暴雨来袭，酸性材料可能从乙酸纤维素丝束中冲洗出，并且因此没有酸性物质留下来催化乙酸纤维素的降解。相比之下，碱性材料在浸没在水中时迅速水解乙酸纤维素，从而允许在碱性材料从丝束中冲洗出之前进行脱乙酰化。这同样适用于纤维素酯制品，如薄膜或甚至一次性餐具。降解助剂的可用性是关键。

通过包含碱性材料或酶材料，特别是能够使制品中的乙酸纤维素丝束或纤维素酯在暴露于水时在20天或更短的时间内脱乙酰化至少10％的材料，碱性材料或酶材料在其催化剂降解之前被冲洗出的可能性大大降低。如本文所用，“当暴露于水时”是指在室温(例如从22℃至25℃)和标准压力下，将含有丸剂的丝束完全浸没在水中。

此外，与酸性材料相比，通过包含碱性材料或酶材料，降解的乙酸纤维素丝束、纤维素酯制品和来自它们的任何废物比酸性材料更接近中性。不受理论束缚，据信这会发生是因为与使羰基质子化的酸催化剂不同，碱性材料实际上被消耗。在一些方面，碱性材料具有大于7.4的初始pH，并且乙酸纤维素丝束在被碱性材料脱乙酰化后具有小于7.4的pH，例如小于7.3、小于7.2、或小于7.1的pH。就下限而言，乙酸纤维素丝束在被碱性材料脱乙酰化后具有至少6，例如至少6.2、至少6.4、至少6.6或至少6.8的pH。在一些方面，碱性材料具有大于7.6的初始pH，并且丝束在被碱性材料脱乙酰化后具有小于7.4的pH。在一些另外的方面，pH降低至少2个pH单位。在一些方面，乙酸纤维素丝束在被脱乙酰化后的pH是大约7。

如本文所用，术语“丸剂”是指片剂或胶囊，包括软胶囊、硬胶囊、明胶胶囊、液体胶囊、控释胶囊、控释片剂、囊片。基于丸剂的最大直径的尺寸，丸剂的尺寸范围可以为从1至10mm，例如从1至9mm、从1至8mm、从1至7mm、从1至5mm、从3至10mm、或从4至10mm。丸剂可以以任何已知的形状形成。如本文所用，术语“丸剂”不仅仅是分散在丝束中的碱性材料和/或酶材料的颗粒。

在一些方面，当丸剂是液体胶囊时，液体胶囊是可压碎的。液体胶囊可以具有允许使用者用他或她的手指压碎液体胶囊的压碎强度。此类胶囊已经描述于例如美国专利号10,015,984中，该专利的全部内容和披露通过援引并入。液体胶囊可以包含催化剂并且可以任选地含有额外的水解剂。液体胶囊可以是球形的以允许通过标准片剂插入器插入，但形状不限于球形。

碱性材料可以包括碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、磷酸钠、或其组合中的至少一种。碱性材料的pH可以为至少大于7.0，例如至少7.4、至少7.5、至少7.6、至少7.7、至少7.8、至少7.9、或至少8.0。在一些方面，碱性材料可以是强碱，如氧化钙、氢氧化钙、或其组合。不受理论束缚，据信当丸剂包含强碱时，丸剂具有双重作用，因为它可以水解乙酸纤维素丝束内的乙酸酯部分并使糖苷键断裂。

酶材料可以包括酯酶、纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合。在一些方面，酯酶是脂肪酶。当包含酶材料而没有任何碱性材料时，使用酯酶。当除了碱性材料之外还包含酶材料时，则可以使用纤维素酶、葡糖苷酶、或纤维素酶、葡糖苷酶和酯酶的组合。

碱性材料和/或酶材料可以以多种方式包含在丸剂中。例如，碱性材料和/或酶材料可以构成整个丸剂，可以与其他材料一起包含在丸剂中，和/或可以包含在丸剂上的包衣中。在一些方面，丸剂可以包括含有碱性材料和/或酶材料的包衣。碱性材料和/或酶材料可以仅存在于包衣中或者可以存在于包衣和丸剂内部二者中。碱性材料和/或酶材料还可以存在于丸剂的浓缩部分中或者可以分散在整个丸剂中。当包衣含有碱性材料、酶材料、或其组合时，碱性材料、酶材料、或其组合可以分散在包衣表面与丸剂内部之间的包衣部分中，即，碱性材料、酶材料、或组合不面向环境。在其他方面，碱性材料、酶材料、或其组合可遍及包衣，但随后在经包衣的丸剂周围提供额外的包衣，使得碱性材料、酶材料、或其组合不暴露于环境，否则可能过早地激活分解。

为了控制丸剂中碱性材料和/或酶材料的活化，丸剂可以包括最外面的包衣，例如基于除乙酸纤维素以外的材料的包衣。包衣可以是水溶性的，例如可以具有在25℃下至少0.01g/100mL，例如在25℃下至少0.1g/100mL、在25℃下至少0.5g/100mL、在25℃下至少1.0g/100mL的水溶度。在一些方面，包衣材料包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或其组合。在另外的方面，包衣可以包括寡糖、单糖、聚羟基烷酸酯、或其组合。包衣材料可包含小于1wt.％的乙酸纤维素、小于0.1wt.％的乙酸纤维素，或可以不含乙酸纤维素。包衣的厚度可以为从0.1至100μm，例如从0.5至80μm、从1至75μm、或从5至50μm。丸剂周围的厚度可以是均匀的，或者可以具有不同的厚度。在一些方面，碱性材料的水溶度可以小于包衣的水溶度，例如小至少5％、小至少10％、或小至少25％。在一些方面，最外面的包衣可以不含乙酸纤维素，而内包衣确实含有乙酸纤维素。

丸剂，包括其上的任何包衣，可包含从1至99wt.％，例如从5至99wt.％、从10至90wt.％、或从25至75wt.％的碱性材料。丸剂还可以含有其他组分，包括填充剂、调味剂、甜味剂、乳化剂、崩解助剂、保湿剂、防虫剂(buggering agent)、及其混合物。这些其他组分可以单独地或与本文所述的碱性材料和/或酶材料组合构成丸剂的剩余重量。在一些方面，配制品的其他组分可以是人造的或者可以从草药或生物来源获得或衍生。可掺入根据本发明的一种或多种配制品中的示例性组分类型包括盐，如氯化钠、氯化钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙酸钠、乙酸钾；天然甜味剂，如果糖、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、香草醛、乙基香草醛糖苷、甘露糖、半乳糖、和乳糖；人造甜味剂，如三氯蔗糖、糖精、阿斯巴甜、安赛蜜K、和纽甜；有机和无机填料，如谷物、加工谷物、膨胀谷物、麦芽糖糊精、右旋糖、碳酸钙、磷酸钙、玉米淀粉、乳糖、糖醇(如异麦芽酮糖醇、甘露糖醇、木糖醇或山梨糖醇)、精细分散的纤维素、和植物蛋白；粘结剂，如聚维酮、羧甲基纤维素钠和其他改性纤维素类型的粘结剂、海藻酸钠、黄原胶、淀粉基粘结剂、阿拉伯树胶、结冷胶、和卵磷脂；胶凝剂如鱼胶pH调节剂或缓冲剂如金属氢氧化物，包括碱性的金属氢氧化物如氢氧化钠和氢氧化钾，以及其他碱金属缓冲剂如金属碳酸盐，包括碳酸钾或碳酸钠，或金属碳酸氢盐如碳酸氢钠；乳化剂；染料和颜料；保湿剂，如甘油和丙二醇；防腐剂，如山梨酸钾；糖浆，如蜂蜜和高果糖玉米糖浆；崩解助剂，如微晶纤维素、交联羧甲基纤维素钠、交联聚维酮、淀粉乙醇酸钠、和预糊化的玉米淀粉；调味剂和调味剂的混合物、抗氧化剂、及其混合物。示例性组分类型可以包括描述于例如美国公开号2010/0291245中的那些，该专利通过援引并入本文。

在一些方面，碱性材料可以包含在丸剂的包衣中。例如，包衣可包含基于包衣的总重量至少1wt.％，例如至少5wt.％、至少10wt.％、至少20wt.％、至少30wt.％、至少40wt.％、或至少50wt.％的碱性材料。包衣材料与碱性材料的重量比范围可以为从10:1至1:99，例如从5:1至1:99、从3:1至1:99、从1:1至1:99、或从1:1至1:50。碱性材料可以包含在丸剂本身中。在一些方面，丸剂和包衣都包含碱性材料。在其他方面，丸剂或包衣中的任一个含有碱性材料。

当包含在丸剂本身中时，意味着除了在包衣中之外，丸剂还可以包含基于包衣的总重量至少1wt.％，例如至少5wt.％、至少10wt.％、至少20wt.％、至少30wt.％、至少40wt.％、或至少50wt.％的碱性材料。

在一些方面，酶材料可以包含在丸剂的包衣中。例如，包衣可包含基于包衣的总重量至少1wt.％，例如至少5wt.％、至少10wt.％、至少20wt.％、至少30wt.％、至少40wt.％、或至少50wt.％的酶材料。包衣材料与酶材料的重量比范围可以为从10:1至1:99，例如从5:1至1:99、从3:1至1:99、从1:1至1:99、或从1:1至1:50。

当包含在丸剂本身中时，意味着除了在包衣中之外，丸剂还可以包含基于包衣的总重量至少1wt.％，例如至少5wt.％、至少10wt.％、至少20wt.％、至少30wt.％、至少40wt.％、或至少50wt.％的酶材料。

酶材料可以包含在丸剂本身中。在一些方面，丸剂和包衣都包含酶材料。在其他方面，丸剂或包衣中的任一个含有酶材料。在丸剂不含碱性材料的方面，酶材料包括酯酶以使乙酸纤维素脱乙酰化。在丸剂包含碱性材料的方面，丸剂可包含酯酶、纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合。可以包括酯酶以使乙酸纤维素脱乙酰化或帮助乙酸纤维素脱乙酰化，而一旦乙酸纤维素的DS小于1.3，可以包括纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合以降解乙酸纤维素。

在另外的方面，丸剂可以在丸剂上的包衣中含有碱性材料或酯酶，并且然后可以在丸剂中含有不同的酶材料。这种不同的酶材料，如纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合，可以被包衣并包含在丸剂中。酶材料的包衣可以与丸剂的包衣相同或不同，并且在本文中称为第二包衣。

在一些方面，丸剂在20天或更短的时间内使乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少20％、在20天或更短的时间内至少30％、在20天或更短的时间内至少40％、在20天或更短的时间内至少50％、或在20天或更短的时间内至少60％。在一些方面，丸剂在10天或更短的时间内使乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少20％、在10天或更短的时间内至少30％、在10天或更短的时间内至少40％、在10天或更短的时间内至少50％、在10天或更短的时间内至少60％、在10天或更短的时间内至少80％、或在10天或更短的时间内至少90％。在一些方面，丸剂在30天或更短的时间内使乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少20％、在30天或更短的时间内至少40％、在30天或更短的时间内至少50％、在30天或更短的时间内至少60％、在30天或更短的时间内至少70％、或在30天或更短的时间内至少80％。如本文所用，脱乙酰化通过使用具有电导检测器的离子色谱法测量，该电导检测器直接测量水溶液中的乙酸根阴离子。

针对纤维素酯制品形成的包衣或部分

如本文所述，碱性材料、酶材料、或其组合可作为包衣或通过由碱性材料、酶材料、或其组合形成制品的一部分而包含在纤维素酯制品中。包衣可以覆盖纤维素酯制品的一部分或整个制品，例如就所覆盖的表面积而言制品的至少0.1％，例如至少0.5％、至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、或至少5％。包衣的厚度可以为从0.1μm至1mm，例如从0.2μm至1mm、从0.3μm至1mm、从0.4μm至1mm、从0.5μm至1mm、或介于之间的任何范围。包衣可以含有以上丸剂部分中描述的材料，包括包含碱性材料的第一包衣和包含酶材料的第二包衣，其中第二包衣在碱性材料包衣与纤维素酯制品之间定向。

可替代地，或除了包衣之外，纤维素酯制品的一部分实际上可以由碱性材料、酶材料、或其组合形成。与包衣和丸剂一样，这部分的尺寸、重量和组成可以根据许多因素进行选择。在一些方面，纤维素酯制品的多于一个部分可以由碱性材料、酶材料、或其组合形成。这些部分可以是随机间隔的或可以是均匀间隔的。

鉴于以下非限制性实例，将更好地理解本披露。

实例

实例1

为了确定乙酸纤维素根据各种催化材料的脱乙酰化速率，制备了DS为2.5的乙酸纤维素丝束并使其形成棒。这些棒还含有8wt.％的三乙酸甘油酯作为增塑剂。每根棒的重量是大约0.15克。然后将每根棒放入大约4毫升的去离子水中。在除比较样品A之外的所有样品中，如下所示，将大约50毫克的催化材料添加到水中。在3天后和38天后，测量pH。通过取出乙酸纤维素丝束样品并使用高效液相色谱法(HPLC)来测量脱乙酰化百分比。结果如下所示。

脱乙酰化速率很重要，因为如本文所述，乙酸纤维素的乙酰基部分必须用羟基部分替代以发生自然降解。如上所示，不包括催化材料的对比样品A在38天后仅具有9.93％的脱乙酰度。包含柠檬酸作为催化材料的对比样品B出人意料地比对比样品A表现更差。样品1和2表现良好，并且在第4天比对比样品A和B在第38天示出更多的脱乙酰化。样品3和4具有最佳性能，到第3天达到完全或几乎完全脱乙酰化。尽管样品3和4的脱乙酰度包括高于100％的值，但据信这些值是由于假设8wt.％三乙酸甘油酯所致。

实例2

为了确定已抽吸过的香烟滤嘴中乙酸纤维素根据各种材料的脱乙酰化速率，如上制备了乙酸纤维素丝束棒，不同的是它们具有大约0.24克的滤嘴棒重量。增塑剂和催化剂与实例1中相同。碱性材料也与实例1中相同。如实例1中进行测量。结果如下所示。

与以上所示的结果类似，与对比样品D、E和F相比，包含碱性材料的丸剂产生了出人意料地和出乎意料地提高的脱乙酰化速率。

实例3

如上制备样品，不同的是将碱性材料嵌入香烟滤嘴内。

实例4

为了测试总降解，提供了经抽吸的香烟，其中除去了纸。将碱性材料放置于滤嘴内并且然后进行生物降解。遵循ISO 19679(2016)，不同的是用河水代替海水。结果在图1中示出，并且示出氧化钙和氢氧化钙消耗的二氧化碳几乎是不包含碱性材料时的两倍。基于线的斜率，所消耗的二氧化碳相对于纤维素的百分比对于氢氧化钙为82.39％，对于氧化钙为83.10％，并且对于未添加任何碱性材料的对照为42.55％。

实例5

为了测试总降解，提供了经抽吸的香烟，其中除去了纸。将酶材料放置于滤嘴内并且然后进行生物降解。遵循ISO 19679(2016)，不同的是用250mL爱伦美氏(Erlenmeyer)烧瓶中的河水(其实每70g河水具有30g河流沉积物)和大约30mg的样品代替海水。释放的二氧化碳被3mL的0.5N KOH溶液吸收，并通过用0.05M的HCL溶液滴定来测定。通过释放的二氧化碳与理论二氧化碳的比率获得生物降解百分比。结果在图2中示出，并且示出与参照(棉短绒)和对照(未处理的滤嘴)相比，样品S5-S8的生物降解％在更短的时间段(以天计)内更大。

实例6

如上所述制备和测试样品，但使用每70g人造海水(而不是河水)具有30g海洋沉积物。结果在图3中示出，并且示出与参照(棉短绒)和对照(未处理的滤嘴)相比，样品S9-S12的生物降解％在更短的时间段(以天计)内更大。

实例7

如实例5所述，使用河水制备和测试样品，并比较未经处理的过滤器所含的不同量的酶。结果在图4中示出。如所示，随时间(以天计)的推移，生物降解％随着未经处理的滤嘴中所含酶量的增加而增加。

实施例

实施例1：一种包含纤维素酯的可降解纤维素酯制品，其中所述制品的至少一部分包含碱性材料、酶材料、或其组合。

实施例2：如实施例1所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述纤维素酯包括乙酸纤维素、丁酸纤维素、丙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、硫酸纤维素、邻苯二甲酸纤维素、及其组合。

实施例3：如实施例1-2中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述碱性材料、酶材料、或其组合作为所述纤维素酯制品上的包衣提供。

实施例4：如实施例1-2中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述碱性材料、酶材料、或其组合作为所述可降解纤维素酯制品内的丸剂提供。

实施例5：如实施例4所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂包括包衣。

实施例6：如实施例1-5中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述碱性材料的pH为至少7.4、优选至少7.6。

实施例7：如实施例1-6中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述碱性材料包括氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、或其组合中的至少一种。

实施例8：如实施例4-7中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂包含碱性材料和酶材料，并且其中所述酶材料包括酯酶、纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合。

实施例9：如实施例4-8中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述酶材料包括酯酶。

实施例10：如实施例5-9中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂的包衣包含所述碱性材料。

实施例11：如实施例5-10中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂包含所述酶材料，并且其中所述酶材料包覆有第二包衣材料。

实施例12：如实施例4-11中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂包含酶材料，所述酶材料包括酯酶以及纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合中的至少一种。

实施例13：如实施例5-12中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述包衣材料在25℃下的水溶度为至少0.01g/100mL。

实施例14：如实施例5-13中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述包衣材料包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、或其组合。

实施例15：如实施例5-14中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述包衣材料包括寡糖、单糖、聚羟基烷酸酯、或其组合。

实施例16：如实施例5-15中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述包衣材料不含乙酸纤维素。

实施例17：如实施例11-16中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述第二包衣材料包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、或其组合。

实施例18：如实施例11-16中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述第二包衣材料包括寡糖、单糖、和/或聚羟基烷酸酯。

实施例19：如实施例4-18中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少20％、优选至少30％、更优选至少60％。

实施例20：一种可降解香烟滤嘴，其包括：

包括膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件，其中乙酸纤维素的取代度(DS)大于1.3；分散在所述膨化的乙酸纤维素丝束中的丸剂；以及至少部分地围绕所述过滤元件的滤棒成型纸；其中所述丸剂包括包衣以及碱性材料、酶材料、或其组合中的至少一种，并且其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。

实施例21：如实施例20所述的滤嘴，其中，所述碱性材料的水溶度小于所述包衣的水溶度。

实施例22：如实施例20-21中任一项所述的滤嘴，其中，所述碱性材料的pH为至少7.4、优选至少7.6。

实施例23：如实施例20-22中任一项所述的滤嘴，其中，所述碱性材料包括氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、或其组合中的至少一种。

实施例24：如实施例20-23中任一项所述的滤嘴，其中，所述丸剂包含碱性材料和酶材料，并且其中所述酶材料包括酯酶、纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合。

实施例25：如实施例20-24中任一项所述的滤嘴，其中，所述酶材料包括酯酶。

实施例26：如实施例20-25中任一项所述的滤嘴，其中，所述包衣的厚度为从0.1至100μm。

实施例27：如实施例20-26中任一项所述的滤嘴，其中，所述丸剂在其最大直径上的尺寸为从1至10mm。

实施例28：如实施例20-27中任一项所述的滤嘴，其中，所述丸剂的包衣包含所述碱性材料。

实施例29：如实施例20所述的滤嘴，其中，所述丸剂包含所述酶材料，并且其中，所述酶材料包覆有第二包衣材料。

实施例30：如实施例20-29中任一项所述的滤嘴，其中，所述丸剂包含酶材料，所述酶材料包括酯酶以及纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合中的至少一种。

实施例31：如实施例20-30中任一项所述的滤嘴，其中，所述包衣材料在25℃下的水溶度为至少0.01g/100mL。

实施例32：如实施例20-31中任一项所述的滤嘴，其中，所述包衣材料包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、或其组合。

实施例33：如实施例20-32中任一项所述的滤嘴，其中，所述包衣材料包括寡糖、单糖、聚羟基烷酸酯、或其组合。

实施例34：如实施例20-33中任一项所述的滤嘴，其中，所述包衣材料不含乙酸纤维素。

实施例35：如实施例29所述的滤嘴，其中，所述第二包衣材料包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或其组合。

实施例36：如实施例29所述的滤嘴，其中，所述第二包衣材料包括寡糖、单糖、和/或聚羟基烷酸酯。

实施例37：如实施例20-36中任一项所述的滤嘴，其中，所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少20％、优选至少30％、更优选至少60％。

实施例38：一种可降解乙酸纤维素丝束，其中所述乙酸纤维素丝束的取代度大于1.3，并且其中所述乙酸纤维素丝束进一步包括分散在所述乙酸纤维素丝束中的丸剂，其中所述丸剂包括包衣以及碱性材料、酶材料、或其组合中的至少一种，并且其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。

实施例39：一种用于形成可降解乙酸纤维素丝束的方法，所述方法包括：a)提供取代度大于1.3的乙酸纤维素丝束；

b)将丸剂分散在所述乙酸纤维素丝束中，其中所述丸剂包含碱性材料、和酶材料、或其组合中的至少一种，其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。

实施例40：如实施例39所述的方法，其中，所述丸剂水解所述乙酸纤维素丝束内的乙酸酯部分并使糖苷键断裂。

实施例41：一种用于形成可降解纤维素酯制品的方法，所述方法包括：a)提供取代度大于1.3的纤维素酯；b)将丸剂分散在所述纤维素酯中，其中所述丸剂包含碱性材料、和酶材料、或其组合中的至少一种，其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述纤维素酯脱乙酰化至少10％。

实施例42：一种用于形成可降解纤维素酯制品的方法，所述方法包括：a)由取代度大于1.3的纤维素酯形成纤维素酯制品；以及b)在所述纤维素酯制品的至少一部分上提供包衣，其中所述包衣包含碱性材料、酶材料、或其组合。

实施例43：一种用于形成可降解纤维素酯制品的方法，所述方法包括：a)提供取代度大于1.3的纤维素酯；b)提供碱性材料、酶材料、或其组合；以及c)通过挤出、热成型、吹塑模制、3D打印、注射模制、及其组合中的至少一种形成纤维素酯制品。

实施例44：一种包含纤维素酯和液体胶囊的可降解纤维素酯制品，其中所述液体胶囊包含碱性材料、酶材料、或其组合。

虽然已经详细描述了本发明，但是在本发明的精神和范围内的修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。应当理解的是，本发明的各方面以及以上和/或所附权利要求书中所述的各种实施例和各种特征的部分可以全部或部分地组合或互换。在各种实施例的上述描述中，那些提及另一实施例的实施例可与其他实施例适当地组合，如本领域普通技术人员所理解的那样。此外，本领域普通技术人员将理解，上述描述只是作为举例，而不旨在限制本发明。

Claims

1.一种包含纤维素酯的可降解纤维素酯制品，其中所述制品的至少一部分包含碱性材料、酶材料、或其组合。

2.如权利要求1所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述纤维素酯包括乙酸纤维素、丁酸纤维素、丙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、丙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、硫酸纤维素、邻苯二甲酸纤维素、及其组合。

3.如权利要求1所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述碱性材料、酶材料、或其组合作为以下提供：液体胶囊、所述纤维素酯制品上的包衣、所述可降解纤维素酯制品内的丸剂、或所述可降解纤维素酯制品内的丸剂上的包衣。

4.如权利要求1所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述碱性材料包括氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、或其组合中的至少一种。

5.如权利要求1所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂包含碱性材料和酶材料，并且其中所述酶材料包括酯酶、纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合。

6.如权利要求1所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述酶材料包括酯酶。

7.如权利要求3所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂的包衣包含所述碱性材料。

8.如权利要求3所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂包含所述酶材料，并且其中所述酶材料包覆有第二包衣材料。

9.如权利要求3所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述丸剂包含酶材料，所述酶材料包括酯酶以及纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合中的至少一种。

10.如权利要求3所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述包衣材料在25℃下的水溶度为至少0.01g/100mL。

11.如权利要求3所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述包衣材料包括明胶、聚乙二醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、或其组合。

12.如权利要求3所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述包衣材料包括寡糖、单糖、聚羟基烷酸酯、或其组合。

13.如权利要求3中任一项所述的可降解纤维素酯制品，其中，所述包衣材料不含乙酸纤维素。

14.一种可降解香烟滤嘴，其包括：

包括膨化的乙酸纤维素丝束的过滤元件，其中所述乙酸纤维素的取代度(DS)大于1.3；

分散在所述膨化的乙酸纤维素丝束中的丸剂；以及

至少部分地围绕所述过滤元件的滤棒成型纸；

其中所述丸剂包括包衣以及碱性材料、酶材料、或其组合中的至少一种，并且

其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述膨化的乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。

15.如权利要求14所述的滤嘴，其中，所述碱性材料的水溶度小于所述包衣的水溶度。

16.如权利要求15所述的滤嘴，其中，所述碱性材料包括氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、或其组合中的至少一种。

17.如权利要求15所述的滤嘴，其中，所述丸剂包含碱性材料和酶材料，并且其中所述酶材料包括酯酶、纤维素酶、葡糖苷酶、或其组合。

18.如权利要求15所述的滤嘴，其中，所述酶材料包括酯酶。

19.如权利要求15所述的滤嘴，其中，所述包衣的厚度为从0.1至100μm。

20.一种可降解乙酸纤维素丝束，其中所述乙酸纤维素丝束的取代度大于1.3，并且其中所述乙酸纤维素丝束进一步包括分散在所述乙酸纤维素丝束中的丸剂，其中所述丸剂包括包衣以及碱性材料、酶材料、或其组合中的至少一种，并且其中所述丸剂在暴露于水时，在20天或更短的时间内使所述乙酸纤维素丝束脱乙酰化至少10％。