CN115486556A - 一种防打刀聚乳酸纤维滤棒的制备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，涉及烟支制备技术领域，包括以下步骤：S1：获取左旋体含量在第一预定值的，第一组分原料聚乳酸，得到芯线组分；S2：获取左旋体含量在第二预定值的第二组分聚乳酸，得到皮层组分；S3：将芯线组分和皮层组分按照预设比例进行混合，得到皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束，成型得到原始聚乳酸滤棒；S4：采用合金刀进行分切，得到聚乳酸纤维滤棒。本发明简单方便，通过对聚乳酸原料的比例和制备控制，提高内层结构的均匀性，减少结点的产生，避免在高速切割中造成切刀的损坏，且切刀采用合金刀有效保证可以对聚乳酸纤维滤棒进行稳定切割，有效提高滤棒的切割质量。

Description

一种防打刀聚乳酸纤维滤棒的制备

技术领域

本发明涉及烟支制备技术领域，尤其是，本发明涉及一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法。

背景技术

聚乳酸（poly lactic acid，PLA）是由可再生植物资源中的淀粉发酵制取乳酸，而后经化学合成制备成高分子材料，具有良好的循环再生性和生物降解性，具有以下特点：1、以可再生的植物资源（玉米、小麦、甜菜、大米、土豆、山芋等）以及有机废弃物（玉米芯或其它农作物的根、茎、叶、皮等）为原料，摆脱了对木材和石油资源的依赖，符合可持续发展的要求；2、能够完全生物降解，在自然环境中经过一定时间会自然分解为水和二氧化碳，不造成环境污染，产生的二氧化碳通过植物光合作用得到重新利用，成为一个永恒的、封闭的碳循环系统，是名副其实的“绿色材料”；3、与涤纶、锦纶、腈纶三大合成纤维相比，生产聚乳酸纤维的能源消耗较低，是一种相对低资源环境负荷的高分子材料；4、具有良好的加工性能，可采用一般热塑性树脂的熔融纺丝方法生产丝束。

目前，聚乳酸纤维已经被开发出用于烟用丝束等领域，但是烟用丝束用聚乳酸纤维和常规的服装用聚乳酸丝束在性能要求上存在很大差别，如服装用聚乳酸纤维必须满足纤维纺制、编织和织物印染、洗涤、熨烫的要求，必须有很高的结晶度、取向度和机械强度，能耐温80～100℃，必须在洗涤剂水溶液和干洗溶剂中不溶解、不溶胀，需要一定的吸湿性，同时对周围环境中的其它气体物质吸附越少越好。但是作为烟用丝束，则需要满足以下要求：（1）由它卷制而成的滤棒无毒、无味、安全性好；（2）丝束稳定性好，能满足滤棒成型设备和工艺要求；（3）具有适宜的刚性和卷曲性能，使之具有良好的弹性和开松性，在较少丝束填充量的情况下，通过添加增塑剂或胶黏剂后，滤棒能满足一定的硬度、吸阻和外观质量要求，有较高的出棒率；（4）具备足够的耐热性，卷烟抽吸过程中，滤嘴不塌陷、变形；（5）对烟气有害成分具有较高的过滤效率；（6）不影响卷烟感官质量。因此，必须开发专用的纺丝及后处理工艺技术，才能满足烟用要求。

例如中国专利发明专利CN111789285A提供一种聚乳酸降温改性丝束滤棒的制备方法，由聚乳酸母粒、SEBS及PP混合均匀后在140℃至200℃温度下在线熔融聚合反应通过螺杆螺旋挤压挤出后冷却熔融纺丝，经过牵伸、卷曲、烘干定型制得聚乳酸丝束，在常规的滤棒机上进行滤棒成型制备而成。上述发明制备的聚乳酸降温改性丝束滤棒比传统的聚乳酸丝束滤棒熔点高，耐热性极大的提高，在加热不燃烧烟草制品中避免了缩头的现象，同时对烟气温度有显著的降低作用，解决了加热不燃烧烟草制品烟气温度高，热刺感强，抽吸舒适性差的难题，适合于工业化生产。

但是上述滤棒制备方法依然存在以下问题：PLA的熔点和结晶度与聚合物的分子量和左旋乳酸单体含量相关；聚乳酸结晶度高时，耐温性较好，但结晶度高时，容易形成结点。在丝束成型为滤棒时，结点随机分布在丝束不同位置，在滤棒卷接分切时，由于滤棒高速运动，由于结点与丝束在切刀受力时的差异，容易造成刀片的豁口甚至断裂，造成卷接机的频繁停机，滤棒横切面不平整，滤棒变形，圆度指标不合；另一方面，由于丝束结晶点较多，滤棒丝束比表面积也有影响，对滤棒过滤效率及香气物质的影响较大，从而造成卷烟感官质量造成较大的影响。

因此为了解决上述问题，设计一种合理的防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法对我们来说是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其简单方便，通过对聚乳酸原料的比例和制备控制，得到多层结构的皮芯型聚乳酸纤维，提高其内层结构的均匀性，即聚乳酸纤维中结晶分布更均匀，减少结点的产生，避免在高速切割中造成切刀的损坏，且切刀采用合金刀有效保证可以对聚乳酸纤维滤棒进行稳定切割，有效提高滤棒的切割质量。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：

一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，包括以下步骤：

S1：获取左旋体含量在第一预定值的聚乳酸，得到第一组分原料，在第一组分原料进行纺丝时通过牵伸应力诱导结晶，得到芯线组分；

S2：获取左旋体含量在第二预定值的聚乳酸，得到第二组分原料，在第二组分原料中添加三乙酸甘油酯，得到皮层组分；

S3：将芯线组分和皮层组分按照预设比例进行混合，得到皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束，将若干簇聚乳酸纤维丝束进行成型得到原始聚乳酸滤棒；

S4：采用合金刀对原始聚乳酸滤棒进行分切，得到聚乳酸纤维滤棒。

作为本发明的优选，执行步骤S4之后，还包括：

S5：对聚乳酸纤维滤棒的切割部位进行滤棒复合。

作为本发明的优选，执行步骤S3时，同一批原始聚乳酸滤棒的所有皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束中，所有第一组分原料的产地、批次以及纯化步骤都相同；

同一批原始聚乳酸滤棒的所有皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束中，所有第二组分原料的产地、批次以及纯化步骤都相同。

作为本发明的优选，执行步骤S2时，所述第二预定值不高于第一预定值。

作为本发明的优选，执行步骤S1和S2时，分别在第一组分原料和第二组分原料中添加成核剂和分散剂。

作为本发明的优选，第一组分原料中添加的成核剂占整个第一组分原料的百分比值不低于第二组分原料中添加的成核剂占整个第二组分原料的百分比值；

且第一组分原料中添加的成核剂占整个第一组分原料的百分比值与第二组分原料中添加的成核剂占整个第二组分原料的百分比值之差不超过5%。

作为本发明的优选，执行步骤S1时，在第一组分原料结晶得到芯线组分之前，确保第一组分原料分散均匀；

执行步骤S2时，在第二组分原料添加三乙酸甘油酯得到皮层组分之前，确保第二组分原料分散均匀。

作为本发明的优选，执行步骤S3时：将芯线组分和皮层组分按照预设比例进行混合，芯线组分的组成比例范围为30%至35%。

作为本发明的优选，执行步骤S4之前，在合金刀的两侧分别安装钢刀，用于在合金刀对聚乳酸纤维滤棒切割时遮挡三乙酸甘油酯粘连至合金刀侧面。

作为本发明的优选，钢刀处设置有用于在线将粘连在钢刀侧面的三乙酸甘油酯磨掉的磨刀结构和用于在磨刀结构对钢刀进行磨刀时保持钢刀对合金刀进行遮挡的伸展结构。

本发明一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法有益效果在于：简单方便，通过对聚乳酸原料的比例和制备控制，得到多层结构的皮芯型聚乳酸纤维，提高其内层结构的均匀性，即聚乳酸纤维中结晶分布更均匀，减少结点的产生，避免在高速切割中造成切刀的损坏，且切刀采用合金刀有效保证可以对聚乳酸纤维滤棒进行稳定切割，有效提高滤棒的切割质量。

附图说明

图1为本发明一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法的流程示意图；

图2为本发明一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法中的切刀结构示意图；

图3为本发明一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法中的切刀结构的侧视结构示意图；

图4为本发明一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法中的切刀结构的钢刀的侧视结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和结构的相对布置不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为授权说明书的一部分。

实施例一：如图1所示，一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，包括以下步骤：

S1：获取左旋体含量在第一预定值的聚乳酸，得到第一组分原料，在第一组分原料进行纺丝时通过牵伸应力诱导结晶，得到芯线组分；

一般来说，第一预定值的取值范围为95%至98%，即在第一组分原料中含有95%至98%的左旋体（即左旋乳酸单体），在具有如此高含量的左旋体下，第一组分原料熔点也会较高，在纺丝和后加工过程中，通过牵伸应力诱导低温结晶，牵伸后的丝束结晶度提高，丝束尺寸热稳定性提高，可以较好地卷曲定型，确保丝束具有适宜的刚性和卷曲性能，并具有良好的弹性和开松性，较低的热收缩性能。

S2：获取左旋体含量在第二预定值的聚乳酸，得到第二组分原料，在第二组分原料中添加三乙酸甘油酯，得到皮层组分；

所述第二预定值不高于第一预定值；一般来说，第二预定值的取值范围为92%至95%，在第二组分原料中含有92%至95%的左旋体，且需要在第二组分原料中添加三乙酸甘油酯，在三乙酸甘油酯的作用下，丝束溶胀且粘结，最终可以与第一组分原料得到的芯线组分进行配合，得到粘结良好的皮芯型结构聚乳酸丝束。

S3：将芯线组分和皮层组分按照预设比例进行混合，得到皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束，将若干簇聚乳酸纤维丝束进行成型得到原始聚乳酸滤棒；

通过螺杆挤压机熔融挤压至过滤器除去杂质，然后在一定的纺丝温度下通过三叶型喷丝板纺出，采用工艺空调装置对新纺出的丝束进行冷却，将油剂涂覆在丝束表面以改善后加工性能，在适宜的卷绕速率下将丝束卷绕后暂存于盛丝桶中；在后纺工序中，将前纺纺出的初生纤维集束，在一定温度的水浴中牵伸后进入卷曲机卷曲以达到要求的线密度、卷曲数等指标。

需要说明的是，每一根聚乳酸纤维丝束都是一个皮芯型结构的丝束。

S4：采用合金刀对原始聚乳酸滤棒进行分切，得到聚乳酸纤维滤棒。

步骤S3得到的原始聚乳酸滤棒长度较长，需要进行分切成多段，得到预定长度值的聚乳酸纤维滤棒。

需要注意的是：执行步骤S3时，同一批原始聚乳酸滤棒的所有皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束中，所有第一组分原料的产地、批次以及纯化步骤都相同；

同一批原始聚乳酸滤棒的所有皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束中，所有第二组分原料的产地、批次以及纯化步骤都相同。

也可以理解为：一根原始聚乳酸滤棒中，或者同时进行切割的一批原始聚乳酸滤棒中，所有的聚乳酸纤维丝束中的第一组分原料全部是相同的；所有的聚乳酸纤维丝束中的第二组分原料也全部是相同的。

这样，生产的所有聚乳酸纤维丝束中的芯线组分内的结晶度是均匀分布的，不易产生较大的结块，在分切时不易对合金刀产生撞击损坏。

以及采用合金刀进行分切，合金刀具有较大的硬度，对结晶点的切割效果更好，不易发生损坏折断以至于分切机停机的事情，机器运行稳定性高，提高滤棒切割质量。

本发明一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其简单方便，通过对聚乳酸原料的比例和制备控制，得到多层结构的皮芯型聚乳酸纤维，提高其内层结构的均匀性，即聚乳酸纤维中结晶分布更均匀，减少结点的产生，避免在高速切割中造成切刀的损坏，且切刀采用合金刀有效保证可以对聚乳酸纤维滤棒进行稳定切割，有效提高滤棒的切割质量。

实施例二：仍如图1所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，在实施例一的基础上，本发明一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法中，在执行步骤S4之后，还包括：

S5：对聚乳酸纤维滤棒的切割部位进行滤棒复合。

实际上，将处于切割部位的滤棒由结晶较少的聚乳酸丝束构成，或者切割部位由其它种类丝束醋纤滤棒、丙纤滤棒，进行复合。

还可以在复合部位进行加香，香味成分中的醛类、酮类物质过滤效率比醋纤滤棒低，环戊酮类的增加会导致感官刺激性、木质气增加，酚类物质的增加也会导致木质气增加。

这样复合滤棒烟香透发性、细腻程度及甜度均有所提升。

而且，执行步骤S1和S2时，分别在第一组分原料和第二组分原料中添加成核剂和分散剂。

成核剂可以增加整个丝束的结晶度，分散剂则可以有效降低结晶成块的概率，进一步使得聚乳酸纤维丝束中结晶度高且均匀，以便于进行分切。

在这里，第一组分原料中添加的成核剂占整个第一组分原料的百分比值不低于第二组分原料中添加的成核剂占整个第二组分原料的百分比值；

且第一组分原料中添加的成核剂占整个第一组分原料的百分比值与第二组分原料中添加的成核剂占整个第二组分原料的百分比值之差不超过5%。

另外，执行步骤S1时，在第一组分原料结晶得到芯线组分之前，确保第一组分原料分散均匀；

执行步骤S2时，在第二组分原料添加三乙酸甘油酯得到皮层组分之前，确保第二组分原料分散均匀。

还有，执行步骤S3时：将芯线组分和皮层组分按照预设比例进行混合，芯线组分的组成比例范围为30%至35%。

实施例三：仍如图1至4所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，在上述任一实施例的基础上，本发明一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法中，在执行步骤S4之前，在合金刀1的两侧分别安装钢刀2，用于在合金刀1对聚乳酸纤维滤棒00切割时遮挡三乙酸甘油酯粘连至合金刀1侧面。

并且，钢刀2处设置有用于在线将粘连在钢刀2侧面的三乙酸甘油酯磨掉的磨刀结构4和用于在磨刀结构4对钢刀进行磨刀时保持钢刀2对合金刀1进行遮挡的伸展结构5。

将两种切刀设置于同一个切刀轴3上，当切刀轴3转动时，同时带动两种切刀对聚乳酸纤维滤棒进行切割，其中合金刀1为圆形，其才是切割聚乳酸纤维滤棒的主体，故而合金刀1的外侧边缘对聚乳酸纤维滤棒00进行切割；另外，钢刀2设置于合金刀1的外侧，使得钢刀2的刀刃2与合金刀1的边缘齐平，可以同步进行聚乳酸纤维滤棒切合。

在这里，所述合金刀1的硬度高于所述钢刀2的硬度，使得丝束合金刀1方便用于切割所述聚乳酸纤维滤棒中的结晶丝束，作为切割聚乳酸纤维滤棒的主体，合金刀1硬度高，在与结晶点碰撞时刀片不易损坏。

另外，所述钢刀2可拆卸的设置于所述合金刀1侧面，用于阻止切割所述聚乳酸纤维滤棒时三乙酸甘油酯粘连至所述合金刀1侧面，钢刀2遮挡合金刀1切割部分的外侧，使得三乙酸甘油酯只会粘连在钢刀2远离合金刀1的一侧，而不会粘连在合金刀1的侧面。

在这里，钢刀2的刀刃2与合金刀1的边缘齐平，主要是需要使得钢刀2将合金刀1侧面与聚乳酸纤维滤棒接触的部分完全挡死，以防止三乙酸甘油酯粘连至所述合金刀1侧面。

而且所述钢刀2的数量为两个，且两个所述钢刀紧贴于所述合金刀1的两个侧面，合金刀硬度大不易损坏，两个钢刀分别紧贴在合金刀的外侧，使得三乙酸甘油酯只会粘连在钢刀远离合金刀的一侧。

需要注意的是，磨刀结构4会导致将钢刀的外缘磨掉，使得钢刀的刀刃变短，那么为了方便对钢刀进行磨刀，那么钢刀2最好是一根根的长条刀片结构且可以向外侧伸出。

即所述钢刀2包括若干个刀片单元20，且每一个所述刀片单元20均从所述切刀轴3向所述合金刀1的边缘延伸设置，每一个刀片单元20大体呈长条形，但是并不是严格上的矩形结构，应当越远离切刀轴3，刀片单元20越宽，甚至刀片单元20两侧也可以适当弯曲。

在这里，所述切刀轴3上设置有用于与所述刀片单元20靠近所述切刀轴3的一端连接的伸展结构5，所述伸展结构5包括设置于所述切刀轴3外侧的电机、与所述电机的转轴同轴连接的丝杆以及设置于所述丝杆上用于与所述刀片单元20靠近所述切刀轴3的一端连接的刀片夹。

当然，刀片夹上设置有用于方便所示丝杆穿过的丝杆孔，丝杆外侧设置有外螺纹，丝杆孔内侧设置有用于与所述外螺纹配合的内螺纹。

也就是，刀片单元20内端被刀片夹夹紧，电机带动丝杆转动时，在丝杆传动的原理下，使得刀片夹以及刀片单元向远离切刀轴3的方向伸出，也就是使得刀片单元20向外伸展。

在这里，所述电机为步进电机，钢刀可以根据其磨损情况，即根据刀片单元20与磨刀结构4之间的磨刀系数，设定步进电机的步进值，保证刀片单元20向外伸展的伸出量和刀片单元20与磨刀结构4之间的磨损量保证平衡。

当然，丝杆上设置有限位块，一旦当刀片夹抵住限位块，则说明刀片单元20向外的伸展达到最大，此时应当提示更换新的刀片单元20，当然，此时电机需要反向转动使得刀片夹达到最靠近切刀轴3的位置。

另外，所述电机和刀片夹之间还设置有与所述丝杆平行设置的限位杆。限位杆光滑设置，刀片夹上设置有用于方便所示限位杆穿过的限位杆孔，这样在限位杆的限制下，丝杆即便转动，也不会导致刀片单元20发生转动；这样不仅刀片单元20结构稳定，而且可以有效防止刀片单元20对合金刀1侧面产生挤压。

而且，所述限位杆和丝杆分别位于所述刀片单元20两侧。

本发明一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其简单方便，通过对聚乳酸原料的比例和制备控制，得到多层结构的皮芯型聚乳酸纤维，提高其内层结构的均匀性，即聚乳酸纤维中结晶分布更均匀，减少结点的产生，避免在高速切割中造成切刀的损坏，且切刀采用合金刀有效保证可以对聚乳酸纤维滤棒进行稳定切割，有效提高滤棒的切割质量。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：获取左旋体含量在第一预定值的聚乳酸，得到第一组分原料，在第一组分原料进行纺丝时通过牵伸应力诱导结晶，得到芯线组分；

S2：获取左旋体含量在第二预定值的聚乳酸，得到第二组分原料，在第二组分原料中添加三乙酸甘油酯，得到皮层组分；

S3：将芯线组分和皮层组分按照预设比例进行混合，得到皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束，将若干簇聚乳酸纤维丝束进行成型得到原始聚乳酸滤棒；

S4：采用合金刀对原始聚乳酸滤棒进行分切，得到聚乳酸纤维滤棒。

2.根据权利要求1所述的一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：

执行步骤S4之后，还包括：

S5：对聚乳酸纤维滤棒的切割部位进行滤棒复合。

3.根据权利要求1所述的一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：

执行步骤S3时，同一批原始聚乳酸滤棒的所有皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束中，所有第一组分原料的产地、批次以及纯化步骤都相同；

同一批原始聚乳酸滤棒的所有皮芯型结构的聚乳酸纤维丝束中，所有第二组分原料的产地、批次以及纯化步骤都相同。

4.根据权利要求1所述的一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：

执行步骤S2时，所述第二预定值不高于第一预定值。

5.根据权利要求1所述的一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：

执行步骤S1和S2时，分别在第一组分原料和第二组分原料中添加成核剂和分散剂。

6.根据权利要求5所述的一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：

第一组分原料中添加的成核剂占整个第一组分原料的百分比值不低于第二组分原料中添加的成核剂占整个第二组分原料的百分比值；

且第一组分原料中添加的成核剂占整个第一组分原料的百分比值与第二组分原料中添加的成核剂占整个第二组分原料的百分比值之差不超过5%。

7.根据权利要求1所述的一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：

执行步骤S1时，在第一组分原料结晶得到芯线组分之前，确保第一组分原料分散均匀；

执行步骤S2时，在第二组分原料添加三乙酸甘油酯得到皮层组分之前，确保第二组分原料分散均匀。

8.根据权利要求1所述的一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：

执行步骤S3时：将芯线组分和皮层组分按照预设比例进行混合，芯线组分的组成比例范围为30%至35%。

9.根据权利要求1所述的一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：

执行步骤S4之前，在合金刀的两侧分别安装钢刀，用于在合金刀对聚乳酸纤维滤棒切割时遮挡三乙酸甘油酯粘连至合金刀侧面。

10.根据权利要求9所述的一种防打刀的聚乳酸纤维滤棒的制备方法，其特征在于：

钢刀处设置有用于在线将粘连在钢刀侧面的三乙酸甘油酯磨掉的磨刀结构和用于在磨刀结构对钢刀进行磨刀时保持钢刀对合金刀进行遮挡的伸展结构。

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